Étude approfondie des galaxies les moins lumineuses avec spectroscopie dédiée, basée sur le relevé Pristine

An in-depth study of the faintest galaxies with dedicated spectroscopy based on the Pristine survey

• Auteur / Autrice : Nicolas Longeard
• Direction : Nicolas Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance le 26/09/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observatoire astronomique de Strasbourg
• Jury : Président / Présidente : Ariane Lançon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoit Famaey, Else Starkenburg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Justin Read, David Valls-Gabaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étoiles -- Structure

Photométrie astronomique

Spectroscopie astronomique

Galaxies naines

Mots clés libres

Astronomie

Groupe Local

Galaxies naines

Photométrie

Spectroscopie

Astronomy

Local Group

Dwarf galaxies

Photometry

Spectroscopy

Résumé

Les galaxies naines sont des systèmes stellaires pauvres en métaux et peu lumineux, orbitant en général autour de galaxies plus massives. Elles peuvent être utiles pour contraindre la cosmologie autant que les processus de formation et d’évolution des galaxies. Cependant, les satellites peu brillants découverts récemment sont de nature ambiguë. Cette ambiguïté peut être levée par des observations spectroscopiques. Utiliser la spectroscopie à cette fin n’est efficace que si suffisamment d’étoiles membres de ces systèmes peuvent être identifiées, ce qui n’est pas toujours le cas pour ces satellites peu brillants. Ma thèse présente les études détaillées de trois satellites de la Voie Lactée, Draco II, Sagittaire II et Laevens 3, visant à lever le voile sur leur nature par l’utilisation de photométrie profonde MegaCam à bande large et de spectroscopie multi-objet DEIMOS. À ces données s’ajoute de la photométrie bande étroite, sensible à la métallicité des étoiles, provenant du relevé Pristine. Celle-ci est complémentaire à la spectroscopie car elle permet d’identifier les populations pauvres en métaux typiques des galaxies naines. La taille de Draco II place le satellite dans le domaine des galaxies naines. Si la spectroscopie n’est pas informative dans ce cas, le relevé Pristine permet d’estimer la métallicité du système, celle-ci suggérant également une nature galactique. Les observations spectroscopiques et Pristine de Sagittaire II laissent également penser qu’il s’agit d’une galaxie naine, même si le satellite est légèrement plus compact qu’attendu pour une naine de cette luminosité. Son orbite, elle, suggère que c’est en fait un ancien satellite de la galaxie naine du Sagittaire, qui a été arraché de son influence par la Voie Lactée. Enfin, les propriétés de Laevens 3 montrent, sans ambiguïté, que le système est un amas globulaire du halo externe.

Dwarf galaxies are metal-poor, faint stellar systems orbiting in general around massive host galaxies. They can be used as cosmological probes as well as laboratories to constrain galaxy formation and evolution. However, most of the recently discovered faint satellites have an ambiguous nature. This ambiguity can be lifted with spectroscopy. But using spectroscopy to that end is only effective if enough stars members of these systems can be identified, which is not always the case given their faintness. My thesis presents the detailed studies of three Milky Way satellites, Draco II, Sagittarius II and Laevens 3, that aim to unveil their nature using deep broadband MegaCam photometry and DEIMOS multi-object spectroscopy. These data are supplemented with the new narrow-band, metallicity-sensitive photometry provided by the Pristine survey that complements spectroscopy by identifying the typical metal-poor population of dwarf galaxies. The size of Draco II places the satellite in the realm of dwarf galaxies. If the spectroscopy is not informative in this case, the Pristine survey allows to estimate the metallicity of the system that also suggests a galactic nature. The spectroscopic and Pristine observations of Sagittarius II also marginally hint that it is a dwarf galaxy, although the satellite is slightly more compact than expected for a dwarf at that luminosity. Its orbit suggests that it is in fact a former satellite of the Sagittarius dwarf galaxy that was stripped from its influence by the Milky Way. Finally, the properties of Laevens 3 unambiguously show that it is anouter halo globular cluster.