Asymétries des mouvements aléatoires du gaz froid dans les galaxies spirales proches

Asymmetries and anisotropies in the cold gas random motions in nearby spiral galaxies

• Auteur / Autrice : Paul Adamczyk
• Direction : Philippe Amram, Benoît Epinat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Astrophysique et cosmologie
• Date : Soutenance le 25/02/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Buat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Chemin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claudia Lucia Mendes de Oliveira, Françoise Combes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cinématique

Matière interstellaire

Galaxies spirales

Régions H I (astrophysique)

Mots clés libres

Galaxies : paramètres fondamentaux

Galaxies : cinématique et dynamique

Galaxies : spirale

Galaxies : structure

Galaxies : milieu interstellaire

Galaxies: HI

Galaxies: fundamental parameters

Galaxies: kinematics and dynamics

Galaxies: spiral

Galaxies: structure

Galaxies: interstellar medium

Galaxies: HI

Résumé

Le coeur de cette thèse porte sur l'étude des asymétries et des anisotropies dans les distributions de dispersion de vitesses radiales du gaz neutre dans un échantillon de galaxies spirales proches. Dans un premier temps, afin d'extraire des courbes de rotation de manière homogène du sondage HI WHISP, j'ai constitué un échantillon de 313 galaxies spirales et irrégulières. J'ai ensuite utilisé l'algorithme 3D Barolo permettant de calculer les courbes de rotation en ajustant un modèle dit d'anneaux inclinés sur des cubes de données. Dans un second temps, j'ai réalisé la toute première étude systématique des mouvements aléatoires du gaz froid sur un échantillon soigneusement sélectionné de 15 galaxies spirales extraites de l'échantillon HI THINGS et de 15 autres galaxies spirales de l'échantillon HI WHISP. Cette étude est motivée par la recherche systématique d'anisotropies dans les champs de dispersions de vitesses, comme cela a été découvert dans la galaxie Messier 33 (M33). Cette anisotropie indiquerait que le gaz neutre et froid du milieu interstellaire serait distribué en amas dense et qu'il serait par conséquent moins sujet aux collisions qu'escompté, ce qui limiterait la dissipation de son énergie. Je montre dans cette thèse que le résultat découvert dans M33 n'est pas confirmé pour d'autres galaxies de même nature et que cette particularité de M33 est probablement liée à un effet de projection. Néanmoins, en analysant ces champs de dispersion de vitesse à l’aide de transformées de Fourier, j’ai découvert la présence d’un signal d’ordre 4, présentant un alignement systématique de π/4 par rapport au grand axe. A travers deux différentes méthodes, je confirme la réalité physique de ce signal, et je propose différentes pistes pour l’interpréter. Parmi celles-ci, une discussion sur les effets instrumentaux est détaillée, ainsi qu’une possible explication par des effets d’anisotropies d’une nature différente

The core of this thesis concerns the study of asymmetries and anisotropies in the radial velocity dispersion distributions of neutral gas in a sample of nearby spiral galaxies. First, in order to extract rotation curves in a homogeneous way from the HI WHISP survey, I constituted a sample of 313 spiral and irregular galaxies. I then used the 3D Barolo algorithm to calculate the rotation curves by fitting a model called tilted-ring on each data-cube and not on the velocity fields. Secondly, I carried out the very first systematic study of the random movements of cold gas on a carefully selected sample of 15 spiral galaxies extracted from the sample HI THINGS and 15 other spiral galaxies from the sample HI WHISP. This study is motivated by the systematic search for anisotropies in the velocity dispersions fields, as was discovered in the galaxy Messier 33 (M33). This anisotropy would indicate that the neutral and cold gas of the interstellar medium would be distributed in dense clusters and that it would therefore be less subject to collisions than expected, which would limit the dissipation of its energy. I show in this thesis that the result discovered in M33 is not confirmed for other galaxies of the same nature and that this particularity of M33 is probably linked to a projection effect. However, by analyzing these velocity dispersion fields using Fourier transforms, I discovered the presence of a 4th order signal, exhibiting a systematic alignment of π/4 with respect to the major axis . Among these, a discussion of instrumental effects is detailed, as well as a possible explanation by anisotropy effects of a different nature