Andromède : à propos de la faible densité du gaz moléculaire et de la formation d'étoiles dans sa région circum-nucléaire

Andromeda : about the weak molecular gas density and star formation in its circum-nuclear region

• Auteur / Autrice : Julien Dassa-Terrier
• Direction : Jacques Le Bourlot, Anne-Laure Melchior
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 26/03/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Pagani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Le Bourlot, Anne-Laure Melchior, Véronique Buat, Jonathan Braine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Véronique Buat, Jonathan Braine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière interstellaire

Nuages moléculaires

Radioastronomie

Formation stellaire

Mots clés libres

M31

Formation d’étoiles

Milieu interstellaire

Radio astronomie

Nuages Moléculaires

M31

Star formation

Interstellar medium

Radio astronomy

Molecular Clouds

Résumé

La galaxie M31 présente une morphologie atypique pour une galaxie spirale avec sa structure en deux anneaux (un anneau intérieur, excentré à 1 kpc et un anneau extérieur à 10 kpc) dans lesquels on trouve la majorité de la masse gazeuse de la galaxie. Avec une région circum-nucléaire spécialement peu dense en gaz et dont la formation d’étoile est particulièrement passive, il semble que le réservoir de gaz du noyau d’Andromède soit épuisé. Les raisons derrière cette absence de gaz sont encore ouvertes à la discussion, entre autre on propose l’effet des rétroactions stellaires suite à des pics de formation d’étoiles récentes, une chute du gaz dans le trou noir central ou encore une collision avec la galaxie M32 qui aurait redistribué le gaz dans les anneaux de M31. Cette thèse se propose d’explorer la densité de gaz dans les 165 pc centraux de M31 à l’aide de données interférométriques. Nous avons produit un catalogue de 12 nuages moléculaires et, en nous appuyant sur des données GALEX, SDSS, 2MASS et SPITZER, nous avons la distribution d’énergie spectrale. Cette dernière est compatible avec un modèle SED combinant une contribution significative d’étoiles âgées de 8 Gyr et une contribution plus mod- este d’étoiles de 200 Myr. L’étude des PAH dans la zone d’influence du trou noir est compatible avec l’existence d’un récent pic de formation d’étoiles. Nous proposons une nouvelle carte de la densité de surface de formation d’étoiles dans le noyau de M31. Nos travaux confirment la faible densité de gaz et de formation d’étoiles dans la région, nous estimons la masse de gaz totale à (8.4 ± 0.4) × 10^4 M⊙ et posons une borne supérieure égale à 1.2 × 10^−3 M⊙yr^−1kpc^−2 pour la densité de surface de formation d’étoiles.

The galaxy M31 shows an atypical morphology for a spiral galaxy, with its two rings struc- ture (the eccentric 1 kpc inner ring and the outer 10 kpc ring) which contains most of the gaz mass of the galaxy. Its circum-nuclear region is especially empty and star formation seems absent, leading us to expect Andromeda’s nucleus gaz reservoir to be depleted. Explanations for this phenomenon are still up for debate. The main hypothesis include stellar feedback triggered by a recent starburst, gaz infall in the black hole or a head-on collision with M32 which could have redistributed the gaz in M31 rings. In this thesis, we use interferometric data to explore the gaz density within the central 165 pc of M31. We produce a 12 molecular clouds catalog and rely on GALEX, SDSS, 2MASS and SPITZER data to study the spectral energy distribution. It showed to be consistent with a combination of SED models with a strong contribution of a 8 Gyr old stellar population and a modest contribution of 200 Myr old stellar population. The study of the PAH in the black hole sphere of influence is compatible with the existence of a recent starburst. We create a new SFR map for M31 nucleus. Our work confirms the low density of molecular gaz and star formation in the circum-nuclear region. We estimate the total gas mass (8.4 ± 0.4) × 10^4 M⊙ and set an upper limit for the surface density SFR 1.2 × 10^−3 M⊙yr^−1kpc^−2.