Evolution des galaxies dans les domaines X et optique : histoire de la formation d'étoiles et de la métallicité

X-ray and optical evolution of galaxies : histories of the star formation and of the metallicity

• Auteur / Autrice : Damien Le Borgne
• Direction : Brigitte Rocca-Volmerange
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace. Astrophysique et méthodes associées
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Galaxies

Rayonnement X

Populations stellaires

Résumé

Nous présentons dans ce travail un couplage cohérent des distributions spectrales d'énergie de galaxies évoluées aux longueurs d'onde X et optiques. Les nouveaux télescopes spatiaux en orbite (XMM et CHANDRA) ainsi que les grands télescopes au sol (VLT) permettent aujourd'hui d'observer avec une grande précision les galaxies lointaines. Le rayonnement X des galaxies est souvent dominé par les étoiles en fin de vie, en particulier les restes de supernovae et les binaires X de faibles et de grandes masses, ainsi que par le gaz chaud présent dans les régions de formation d'étoiles ou dans les galaxies elliptiques. L'absorption des photons X par le gaz froid du milieu interstellaire joue souvent un rôle majeur aux petites énergies. L'association de la modélisation des spectres de ces sources avec un code de synthèse spectrale évolutive nous permet de prédire les spectres X des différents types de galaxies. Nous expliquons les corrélations observées entre le taux de formation d'étoiles, les luminosités en bande B et les luminosités X. Nous appliquons ensuite nos modèles à la prédiction des fonctions de luminosité X des galaxies normales, puis nous estimons la fraction du fond diffus X qui peut être attribuée à ces galaxies. L'étude de la formation d'étoiles et de l'évolution de la métallicité est faite conjointement dans le visible. Nous construisons un code de synthèse spectrale inverse automatique et nous l'appliquons à l'analyse de galaxies elliptiques proches. Nous présentons également une extension de ce code permettant d'estimer des décalages spectraux photométriques et nous l'utilisons pour analyser des galaxies lointaines (HDF). Enfin, nous proposons une étude des raies stellaires en absorption dans la lumière visible des galaxies, en associant le code d'évolution PÉGASE à une bibliothèque stellaire à haute résolution spectrale. Nous définissons alors deux nouveaux indices spectraux qui caractérisent bien l'âge et la métallicité d'une population stellaire.

We present a consistent coupling of the spectral energy distributions of evolved galaxies in X-rays and in the optical. The new space telescopes (XMM and CHANDRA) as well as the large ground-based telescopes (VLT) make it possible today to observe distant galaxies with a high degree of accuracy. The X-ray spectra of galaxies are often dominated by stars in final stages of their evolution, in particular supernovae remnants and low and high mass X-ray binaries, as well as by hot gas in star formation regions or in halos of elliptical galaxies. The absorption of X-rays by cold interstellar gas often plays a major role at low energy. By coupling the modelled spectra of these sources with a code of evolutionary spectral synthesis, we predict the X-ray spectra of various galaxy types. We explain the correlations observed between the star formation rate, the B-band luminosities and X-ray luminosities. Then, we apply our model to the prediction of the X-ray luminosity functions of normal galaxies, and we estimate the fraction of the diffuse X-ray background which can be associated to these galaxies. The study of the star formation history and the evolution of the metallicity is made consistently in the optical. We build a code of automatic inverse spectral synthesis and we use it to analyse a sample of nearby elliptical galaxies. We also present an extension of this code to compute photometric redshifts and we apply it to distant galaxies (HDF). Finally, we propose a study of the stellar absorption lines of galaxies in the optical, by coupling the evolutionary code PÉGASE to a new stellar library with a high spectral resolution. We then define two new spectral indices which characterize well the age and the metallicity of a stellar population.