Evolution de la distribution des galaxies dans les grands relevés cosmologiques

Evolution of the galaxy distribution in large cosmological surveys

• Auteur / Autrice : Melody Wolk
• Direction : Henry Joy McCracken, Stéphane Colombi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière noire (astronomie)

Galaxies

Cosmologie

Résumé

Le principal objectif de cette thèse est d'étudier la relation entre la part visible et celle non-visible de l'Univers. Dans le cadre du modèle cosmologique standard, nous utilisons l'observation des galaxies comme principal outil pour sonder la distribution de matière de l'Univers et son évolution. Pour ce faire, nous utilisons des outils statistiques afin de caractériser la façon dont les objets sont répartis sur le ciel. Afin de modéliser nos mesures, nous usons d'une description phénoménologique appelée le "modèle du halo". Cependant, nous avons besoin d'avoir accès a une grande quantité de données dans le but d'extraire des estimations robustes. Ceci est rendu possible par l'utilisation, dans cette thèse, de relevés photométriques. Dans un premier temps, nous avons étudié la façon dont les amplitudes hiérarchiques de la distribution de galaxies, jusqu'à l'ordre 5, évoluent avec le redshift. Nous avons réalisé cette étude sur les données du Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS) allant de l'époque actuelle jusqu'à des resdhifts intermédiaires. Nous avons ensuite interprété ces résultats dans le cadre de la théorie perturbative et avons trouvé que dans le régime des faibles interactions non-linéaires, nos mesures sont marginalement en accord avec les prédictions. Cependant, ces dernières semblent avoir une amplitude, légèrement mais systématiquement, supérieure à celle de nos mesures, ce qui suggère l'existence de termes non-linéaires dans l'expression du biais. Grâce au modèle du halo, nous avons aussi montré que la position de la transition entre les régimes non-linéaire et faiblement non-linéaire, est totalement compatible avec les prédictions théoriques. Dans un second temps, utilisant les statistiques a deux points sur les données du relevé UltraVISTA-COSMOS, nous avons etudié la façon dont l'aggregation des galaxies dépend de la masse stellaire et du redshift à des redshifts supérieurs à un. Nous avons observé qu'en moyenne les échantillons ayant une limite en masse stellaire plus haute ont une amplitude d'aggregation plus forte ce qui signifie que les populations plus rares sont plus fortement aggregées. Nous avons aussi interprété nos mesures dans le contexte du modèle du halo. De plus, nous avons considéré le rapport de la masse stellaire sur la masse du halo et suivi l'évolution du maximum de cette quantité jusqu'à z~2 et interprété ces résultats en terme de formation des galaxies. Nous avons montré que, pour l'échantillon contenant toutes les galaxies, M_{h}^{peak} se déplace progressivementvers les grandes masses de halo aux grands redshifts, un effet connu comme étant "anti-hiérarchique". Pour finir, nous résumons nos principaux résultats et présentons certains de nos futurs projets.

The main objective of this thesis is to investigate the relationship between the dark and the luminous part of the Universe. Within the standard cosmological model framework, we will use galaxies as our probes to study the matter distribution in the Universe and its evolution. In order to achieve this goal, we use statistical tools to characterize the way objects are distributed in the sky. We model our measurements using a phenomenological description: the ``halo model''. However, to make robust estimations, we need to have access to a large amount of data which is made possible by the use of photometric redshift surveys. First, we look at the redshift dependence of the hierarchical amplitudes of the galaxy distribution up to order 5 using a wide photometric survey, the Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS), from present day up to intermediate redshifts. We interpret these measurements in the perturbation theory framework. We found that in the weakly non-linear regime, our measurements are marginally consistent with the predictions. However, these latter slightly over-predict our measurements, which suggests the existence of higher-order bias terms. Using the halo model, we also showed that the position of the transition between the non-linear and the weakly non-linear regime is fully compatible with theoretical expectations. Then, using two-point statistics on data from the UltraVISTA-COSMOS survey, we investigate the way galaxy clustering depends on the stellar mass and the redshift beyond a redshift of one. We found that, on average, samples with higher stellar mass thresholds have higher mean clustering amplitude meaning that rarer populations are more strongly clustered. We also interpreted these measurements in the context of the halo model. Furthermore, we consider the stellar mass to halo mass ratio and follow the evolution of the peak in this quantity up to redshift z \sim ~2 trying to interpret it in terms of galaxy formation. We showed that, for the full sample, M_{h}^{peak} shifts progressively to higher halo masses at higher redshifts, an effect known as ``anti-hierarchical''. Finally, we summarize our main results and present some of our future projects.