CLAUDS, FIREBall : a UV driven approach to understand what is darkening the shiny destiny of galaxies

• Auteur / Autrice : Vincent Picouet
• Direction : Stéphane Arnouts, David Schiminovich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Astrophysique et cosmologie
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) - Columbia university (New York, N.Y.)
• Partenaire(s) de recherche : Partenaire de recherche : Centre national d'études spatiales (France)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Buat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri McCracken
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Johan Richard, David Elbaz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Galaxies -- Évolution

Ondes

Accrétion (astrophysique)

Ultraviolet lointain

Rayonnement ultraviolet

Détecteurs de rayonnement ultraviolet

Astronomie infrarouge

Spectrographes

Astronomie -- Instruments

Mots clés libres

Galaxies

Evolution

Ultraviolet

Instrumentation

Lya

Formation stellaire

Galaxies

Evolution

Ultraviolet

Instrumentation

Lya

Star-formation

Résumé

L'évolution des galaxies est un sujet vivement débattu mettant en jeu des mécanismes physiques complexes intervenant à de multiples échelles. Toutefois quelques consensus ont émergé ces dernières décennies. Parmi eux, le fait que l'univers ait atteint son pic d’activité de formation d'étoiles il y a 10 milliards d'années et que son activité stellaire ne cesse de décliner depuis. Les observations multi-longueur d’ondes de l’ultra violet (UV) à l’infrarouge lointain convergent vers une diminution d'un facteur dix depuis z~2. Le but de cette thèse est d'exploiter le relevé UV CLAUDS pour analyser cette période de déclin de la formation stellaire. En proposant une calibration réaliste de l’atténuation de l’UV par la poussière, nous accédons aux plus profondes fonctions de taux de formation d’étoile corrigées de l’extinction jusqu’à z~2. Malheureusement les phénomènes de gaz régulant la formation d'étoile (accrétion, outflows) étant invisibles pour ce type de relevés, l'observation de ces phénomènes nécessite des instruments de nouvelle génération. La deuxième partie de cette thèse portera sur l'étude, via l’instrument UV FIREBall, de l'environnement des galaxies (milieu circum galactique), considéré comme le lieu de prédilection pour les échanges gazeux et énergétiques entre les galaxies et le MIG. Le spectrographe multi-objets FIREBall, a pour but d'imager l'émission Lyman alpha autour des galaxies, et d’ouvrir la voie pour de nouveaux instruments spatiaux UV. Je présenterai donc ma participation au développement de cet instrument (calibration, évaluation des performances) ainsi que l'analyse des résultats du dernier vol effectué en septembre 2018

Galaxy evolution is a complex and heavily debated field as it involves mechanisms arising from a complex interplay between internal and external processes, driven by gravity at large scales and baryonic physics at small scales. However, a few consensuses have emerged in recent decades. Among them, the fact that the Universe reached its peak of star formation activity 10 billion years ago and that its stellar activity has been declining ever since. Multi-wavelength observations from ultraviolet (UV) to far-infrared converge towards a decrease of a factor of ten since z~2. This study aims to exploit the CLAUDS UV survey to analyze this period of star formation decline. By proposing a realistic dust attenuation calibration, we obtain the total star formation of each galaxy and thus estimate the cosmic star formation density evolution for different types of galaxies as the Universe evolves. Unfortunately, since gas phenomena regulating star formation (accretion, outflows) are still invisible for these surveys, understanding star formation decline will be extremely challenging without observing the underlying mechanisms with future instruments generations. Consequently, the second part of this thesis focuses on studying the environment of galaxies (circumgalactic medium), which encompasses all exchanges between galaxies and their surroundings. The pathfinder FIREBall-2, a multi-object UV spectrograph aiming at imaging the gas emission around galaxies and pave the way to orbital UV project, had its first flight in 2018. I will present my contribution to the development of this instrument (calibration, performance evaluation) as well as the analysis of the 2018 flight's data