Looking for brown dwarfs in wide field surveys
Les naines brunes dans les relevés grand champ
Résumé
My PhD research work, under the supervision of Thierry Forveille and Xavier Delfosse at the laboratoire d'astrophysique de Grenoble, is centered on identifying brown dwarfs in a new-generation wide-field survey, the Canada-France Brown Dwarfs Survey -CFBDS-. Its main goals are to identify cooler and low metallicity brown dwarfs for detailed study, and to assemble a large sample of more ordinary brown dwarfs for statistical analyses. My role, as the only full-time member of this international collaboration, included the programming of an analysis and selection pipeline to identify the rare brown dwarf candidates in the very large image database, as well as coordination of the internation collaboration.
Chapter 1 summarizes the state of brown dwarf science at the start of this PhD. Chapter 2 presents the Canada-France Brown Dwarfs and our analysis strategy. Chapter 3 describes the pipeline I developed to optimally identify the few interesting brown dwarfs (as well as high redshift quasars) candidates among the many millions of less interesting astrophysical sources in the CFBDS images. This chapter also describes the Point Spread Function -PSF- fitting module which I added to the well known Source Extractor image analysis package.Chapter 4 presents the resulting brown dwarf candidates, assesses the statistical biases of the CFBDS survey, and evaluates the associated field brown dwarfs luminosity function.
Finally, Chapter 5 briefly reviews the physical informations which can be extracted from brown dwarfs spectra, and examines in that light the spectra which we obtained for two dozen of our candidates. It ends with discussions of our discovery of the coolest browndwarf published to date, CFBDS0059, and of what is likely the first T subdwarf.
Chapter 1 summarizes the state of brown dwarf science at the start of this PhD. Chapter 2 presents the Canada-France Brown Dwarfs and our analysis strategy. Chapter 3 describes the pipeline I developed to optimally identify the few interesting brown dwarfs (as well as high redshift quasars) candidates among the many millions of less interesting astrophysical sources in the CFBDS images. This chapter also describes the Point Spread Function -PSF- fitting module which I added to the well known Source Extractor image analysis package.Chapter 4 presents the resulting brown dwarf candidates, assesses the statistical biases of the CFBDS survey, and evaluates the associated field brown dwarfs luminosity function.
Finally, Chapter 5 briefly reviews the physical informations which can be extracted from brown dwarfs spectra, and examines in that light the spectra which we obtained for two dozen of our candidates. It ends with discussions of our discovery of the coolest browndwarf published to date, CFBDS0059, and of what is likely the first T subdwarf.
Mon travail de recherche au cours de ces trois années de thèse sous la direction de Thierry Forveille et de Xavier Delfosse au laboratoire d'astrophysique de Grenoble a été consacré à la recherche de naines brunes dans un relevé grand champ de nouvelle génération que nous avons appelé le Canada-France Brown Dwarf Survey -CFBDS-. La thématique de ma thèse est centrée sur l'étude des naines brunes froides et la constitution d'un grand échantillon de naines brunes, comme base pour une analyse statistique photométrique et spectroscopique. J'étais chargé en premier lieu de la mise au point du pipeline d'analyse et de sélection des candidats au sein de la collaboration internationale dédiée à la recherche de naines brunes et de quasars à grand décalage vers le rouge. En tant que seul membre de la collaboration à travailler à plein temps sur le projet, j'ai toutefois été amené à m'impliquer fortement dans presque toutes les facettes du projet. En parallèle du travail scientique que je présente dans ce manuscript, j'ai consacré une part importante de ma thèse à la coordination du travail entre les différentes personnes impliquées dans le CFBDS de par le monde. Dans le chapitre 1, je fais un récapitulatif rapide de l'ensemble des avancées scientiques dans le domaine des naines brunes avant la présente thèse. Le chapitre 2 présente le Canada- France Brown Dwarf Survey, qui fournit les données au coeur de mon travail, ainsi que notre stratégie d'analyse. Le chapitre 3 détaille le pipeline que j'ai mis en place pour identier au mieux les quelques centaines d'astres qui nous intéressent parmi les dizaines de millions de sources que comptent les images du CFBDS. Ce chapitre met aussi en évidence les performances de la fonctionnalité d'analyse d'image par ajustement de fonction d'étalement du point -PSF- que j'ai adjointe au logiciel Source Extractor. Les candidats ainsi identiés sur la base de leur photométrie sont présentés dans le chapitre 4. Dans ce chapitre je décris mes méthodes d'estimation des biais statistiques du CFBDS, ainsi que la fonction de luminosité des naines brunes du champ que nous en avons extraite. Enn le chapitre 5 donne une revue détaillée des informations contenues dans le spectre des naines brunes. J'y présente ensuite nos observations spectroscopiques ainsi que les résultats associés, notamment la découverte d'absorption par l'ammoniac dans le spectre de la naine brune la plus froide publiée à ce jour, CFBDS0059, ainsi que la découverte de la première naine T sous-métallique.
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