L'assemblage de masse dans des galaxies à redshift intermédiaire

Mass assembly of galaxies at intermediate-redshift

• Auteur / Autrice : Vladan Markov
• Direction : Simona Mei
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 28/09/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (Paris ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris (1667-....)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Le Bourlot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simona Mei, Bianca Maria Poggianti, Vincenzo Mainierie, Olivier Ilbert, Micol Bolzonella
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bianca Maria Poggianti, Vincenzo Mainierie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étoiles -- Masses

Galaxies -- Évolution

Galaxies

Mots clés libres

Galaxies-Function de la masse stellaire

Galaxies de type precoce

Galaxies-Gaz moléculaire

Evolution de galaxies

Galaxies -Stellar mass function

Galaxies-Molecular gas

Cluster galaxies

Galaxies-Star formation

Galaxy quenching

Galaxy evolution

Résumé

Je présente mes travaux sur le développement d'un pipeline Python pour déduire la SMF des galaxies en amas, en utilisant la méthode 1/Vmax et en ajustant la SMF avec un modèle (variations de la fonction de Schechter), pour la future mission Euclid. Je teste le pipeline et déduire la SMF et l'ajustement de la SMF des galaxies simulées du Flagship et des galaxies COSMOS2015 sur la plage de redshift 0.2 < z < 2.5. Je développe un code Python pour ajuster la SMF et obtenir les paramètres les mieux adaptés du modèle et leurs incertitudes, en utilisant le MCMC. J'analyse l'évolution de la SMF et de la densité de masse stellaire, et je montre l'évolution de la SMF en fonction de la masse de l'échantillon complet de COSMOS2015, l'accentuation du genou de la SMF à l'extrémité haute de la gamme de masse élevée autour de la masse stellaire caractéristique M*. La SMF des galaxies formatrices d'étoiles de COSMOS2015 montre une évolution modeste, tandis que la SMF du sous-échantillon inactives de COSMOS2015 montre un assemblage de masse des galaxies de masse faible et intermédiaire à z < 1, ce qui correspond à l'effet de downsizing. J'ai divisé l'échantillon de formation d'étoiles en galaxies de haute et moyenne activité. La formation d'étoiles de haute activité migre vers les galaxies de faible masse à z < 1. La majeure partie de l'assemblage de masse stellaire des galaxies se produit à l'époque 1 < z < 2.5. Après cette phase active, l'assemblage de masse stellaire des galaxies ralentit, ce qui correspond à une baisse du SFR cosmique et du contenu en gaz des galaxies à z< 1. Les galaxies inactives ont assemblé leur masse sensiblement sur la plage de redshift 1 < z < 2.5, après quoi leur densité de masse stellaire a dépassé la densité des galaxies à formation d'étoiles à z ~ 0.75. Cela implique que les mécanismes d'extinction étaient très efficaces à cette époque. Mon travail se concentre également sur la dérivation du gaz moléculaire et de la formation d'étoiles des galaxies en amas à z ~ 1.5. Je présente les observations de l'émission synchrotron continue, la détection du gaz moléculaire au cœur de l'amas CARLA J1103+3449 à z ~ 1.44 avec NOEMA, et l'estimation du SFR et d'autres propriétés des membres de l'amas. Je présente la détection d'une émission continue étendue à 94.48 GHz dans le noyau de l'amas, avec les pics les plus brillants et les plus faibles aux positions du RLAGN et du lobe est, respectivement. Le flux continu associé au RLAGN, aux lobes est et ouest est Sc = 4.6 +/- 0.2 mJy, Sc = 1.1 +/- 0.2 mJy et Sc = 0.8 +/- 0.2 mJy, respectivement. Je calcule l'indice spectral total a = 0.92 +/- 0.02.Je présente les observations de deux lignes d'émission de CO(2-1) dans le centre de l'amas CARLA J1103+3449, qui correspondent à deux régions étendues. La position du pic d'émission rouge est au sud-ouest du RLAGN, et il englobe le RLAGN et la galaxie compagnon, tandis que le pic d'émission bleu est au sud-est du RLAGN et n'a pas de contrepartie optique. Les masses moléculaires des gaz des composantes bleue et rouge sont respectivement de Mg = 1.9 +/- 0.3 x 10^10 Mo et Mg = 2.0 +/- 0.3 x 10^10 Mo. Je discute plusieurs hypothèses sur l'origine de ce réservoir de gaz moléculaire, dont la plus raisonnable est l'hypothèse du refroidissement du gaz, soit par l'ICM chaud, soit par le gaz chaud de faible entropie soulevé par les jets d'AGN. Je montre les limites supérieures de la masse de gaz moléculaire, le SFR et d'autres propriétés des membres du groupe. Pour la galaxie hôte RLAGN, je suppose une contribution stellaire au flux Ha total dans la gamme de 20 à 100 %, et trouve un SFR de 30 à 140 Mo/an, ce qui correspond aux galaxies à formation d'étoiles MS, tandis que les SFR des autres membres de l'amas sont inférieurs à la MS, ce qui suggère un impact de l'environnement. Cette thèse est basée sur, ou contient du matériel ou des résultats non publics du Consortium Euclide qui n'ont pas encore été approuvés par le Consortium Euclide.

I present my work on developing a Python pipeline for deriving the stellar mass function (SMF) of cluster galaxies, using the 1/Vmax method and fitting the SMF with a chosen model (variations of the Schechter function), for the upcoming Euclid Mission. I test the pipeline and derive the SMF and SMF fit of the Flagship mock galaxies and COSMOS2015 galaxies over the redshift range 0.2 < z < 2.5, i.e. the redshift range covered by the future Euclid Mission. I develop a Python code for fitting the SMF and obtaining the best-fit parameters of the model and their uncertainties, using the MCMC. I analyze the evolution of the SMF and stellar mass density, and show the mass-dependent evolution of the SMF of COSMOS2015 full sample, sharpening of the knee of the SMF at the high-mass end around the characteristic stellar mass M*. The SMF of COSMOS2015 star-forming galaxies shows modest evolution, whereas the SMF of COSMOS2015 quiescent subsample shows mass assembly of low and intermediate-mass galaxies at z < 1, consistent with the downsizing effect. I split the star-forming sample into high and intermediate activity galaxies. The high activity star-formation migrates to low-mass galaxies at z<1. Most of the stellar mass assembly of galaxies occurs during the epoch 1 < z < 2.5. After this active phase, the stellar mass build-up of galaxies slows down, consistent with a drop of the cosmic SFR and gas content of galaxies at z< 1. Quiescent galaxies have assembled their mass substantially over the redshift range 1 < z < 2.5, after which their stellar mass density surpassed the density of star-forming galaxies at z ~ 0.75. This implies that quenching mechanisms were very efficient during this epoch.The focus of my work is also on deriving the molecular gas content and star formation of cluster galaxies at z ~ 1.5. I present the observations of the synchrotron continuum emission, detection of molecular gas structure in the core of the CARLA J1103+3449 cluster at z ~ 1.44 with NOEMA, and estimation of the SFR and other properties of the cluster members. I present the detection of an extended continuum emission at 94.48 GHz in the cluster core, with the brighter and fainter peaks at the positions of the RLAGN and eastern lobe, respectively. The two continuum components correspond to the two radio lobes, implying a connected physical origin. The continuum flux associated with the RLAGN, the eastern and western lobes are Sc = 4.6 +/- 0.2 mJy, Sc = 1.1 +/- 0.2 mJy and Sc = 0.8 +/- 0.2 mJy, respectively. I calculate the total spectral index a = 0.92 +/- 0.02.I present observations of two CO(2-1) emission lines in the CARLA J1103+3449 cluster center, which correspond to two extended regions. The position of the red emission peak is south-west of the RLAGN, and it encompasses the RLAGN and companion galaxy, while the blue emission peak is south-east of the RLAGN and does not have an optical counterpart. The molecular gas masses of the blue and red components are Mg = 1.9 +/- 0.3 x 10^10 Mo and Mg = 2.0 +/- 0.3 x 10^10 Mo, respectively. We discuss several hypotheses on the origin of this molecular gas reservoir, of which the most reasonable is the gas cooling hypothesis, either from the hot ICM, or the hot low-entropy gas uplifted by the AGN jets.I show the molecular gas mass upper limits, SFR and other properties of the cluster members. For the RLAGN host galaxy, we assume a stellar contribution to the total Ha flux in the 20-100% range, and find SFR=30-140 Mo/yr, consistent with the MS star-forming galaxies, while the SFR of the other cluster members are below the MS, suggesting an impact of the environment. This thesis is based on, or contains non-public Euclid Consortium material or results that have not yet been endorsed by the Euclid Consortium.