New analysis methods of the cosmic far-infrared background

par Néstor Fernández-Conde

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace. Astrophysique

Sous la direction de Jean-Loup Puget.

Soutenue en 2007

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Galaxies infrarouges
• Stacking
• Formation de structures
• Distributions spectrales d'énergie
• Galaxies -- Évolution

Titre traduit

Nouvelles méthodes d'analyse du fond cosmique dans l'infrarouge lointain

Résumé

La formation et l’évolution des galaxies est un des plus importants sujets de la recherche en astrophysique de nos jours. L’étude de cette évolution dans les longueurs d’onde infrarouges et submillimétriques est difficile à cause des problèmes de confusion de sources dus à la faible résolution spatiale de ces observations. Cette faible résolution empêche la détection individuelle de sources dans ces longueurs d’onde. Ceci rend très difficile l’étude des galaxies lumineuses, où la plupart des étoiles de l’univers se sont formés, puisque leur émission est visible principalement dans l’infrarouge lointain. Le sujet de cette thèse est d’essayer de trouver des moyens d’étudier ces galaxies en utilisant une technique appelée ״stacking״. Dans cette technique, des observations à plus courte longueur d’onde sont utilisées pour déterminer la position des sources. A cette position le signal moyen de ces galaxies est obtenu en empilant leurs images dans la longueur d’onde où elles ne sont pas détectées. L’étude des capacités et des limites de cette technique est effectuée dans cette thèse à l’aide de catalogues simulés des galaxies incluant, pour la première fois, toutes ces sources et leur corrélation avec la matière noire. L’étude montre que la méthode permettra pour la première fois l’étude des distributions spectrales d’énergie (dans l’infrarouge lointain et le submillimétrique) des galaxies qui émettent le fond cosmique infrarouge. Une autre utilisation est l’étude de la corrélation entre les sources qui forment le fond cosmique infrarouge et la matière noire, à grand redshift.

Résumé

The formation and evolution of galaxies is one of the most important areas of astrophysical research today. The study of this evolution in the far-infrared and sub-millimeter has been difficult due to confusion problems and to the bad angular resolution of these observations. These bad resolution prevents us from observing individually the sources in these wavelengths. This makes the study of the bright galaxies where most the stars in the universe are formed very difficult since their emission is visible mainly in the far-infrared. The subject of this thesis is to try to find ways to study these galaxies using a technique called ״stacking״ in which observations at a shorter wavelength are used to find the mean signal of galaxies by stacking the images in the wavelength where we do not detect them. The study of the capabilities and limits of this technique is done in this thesis using simulated catalogs of galaxies including for the first time all the sources and their correlation with dark matter. The study shows that the technique will allow for the first time the study of the spectral energy distribution (in the far infrared and sub-millimeter) of the galaxies that form the bulk of the far infrared background (FIRB). Another benefit will be the study of the correlation of the sources forming the FIRB and the dark matter at high redshifts.