Etudier les super amas d'étoiles dans les galaxies à flambées à l'époque du JWST

Studying super star clusters in starburst galaxies in the era of JWST

• Auteur / Autrice : Tung Lam Nguyen
• Direction : Damien Gratadour, Daniel Rouan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance le 29/01/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• 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'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Meudon, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Françoise Combes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Lagage, Benoît Neichel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ngoc Diep Pham, Annie Zavagno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sursauts de formation d'étoiles

Galaxies -- Évolution

Télescope spatial James-Webb

Décalage vers le rouge

Transfert radiatif

Étoiles -- Amas

Mots clés libres

Super amas d'étoiles

LIRG

Flambée d'étoiles

Infrarouge

Transfert radiatif

JWST

Super star clusters

LIRG

Starburst

Infrared

Radiative transfer

JWST

Résumé

L'interaction des galaxies crée souvent des flambées extrême d'étoiles, résultant en des super amas d'étoiles (SSCs) compacts et des galaxies (ultra) lumineuses en infrarouge ((U)LIRGs). Ces SSCs sont très jeunes, massives et peuvent devenir les amas globulaires et jouent un rôle majeur dans l'histoire de la formation stellaire dans l'univers. Mais leurs caractéristiques globales et leur évolution ne sont pas bien comprises parce qu'ils se trouvent dans des galaxies lointaines.Nous avons étudié la population des SSCs dans l'IRAS 17138-1017, un LIRG typique, en utilisant des images en bandes JHKs d'optique adaptative basées au sol. Un catalogue de 54 SSCs avec leur âges, leur masses et leur extinctions a été construit. La plupart des SSCs sont très éteintes et appartiennent à deux épisodes récents de flambées d'étoiles à 2,8 et 4,5 millions d'années. Leurs distributions de luminosité et de masse sont bien décrites par les lois de puissance mais avec des pentes moins profondes que celles généralement observées dans les LIRGs. En utilisant le code de transfert radiatif MontAGN, nous avons créé différents modèles de SSCs et obtenu les mieux adaptés pour trois SSCs représentatifs dans l'IRAS 17138-1017. Compte tenu de la supériorité dans l'IR moyen du Télescope Spatial James Webb (JWST), nous avons proposé d'observer les SSCs de l'IRAS 17138-1017 avec l'instrument MIRI. Enfin, nous avons utilisé MIRISim, un progiciel fourni par l'équipe MIRI, pour simuler les données du MIRI et les avons fait passer dans le pipeline d'étalonnage du JWST. Les analyses des données simulées réduites montrent que nos observations prévues sont capables de vérifier certaines prédictions du MontAGN.

Galaxy interaction often creates extreme starbursts, resulting in very compact super star clusters (SSCs) and (ultra)luminous infrared galaxies ((U)LIRGs). These SSCs are very young, massive stellar populations that may later become globular clusters and play a major role in the star formation history in the universe. However, their global characteristics and evolution are not well understood because they belong to distant galaxies.We studied the SSC population in IRAS 17138-1017, a typical LIRG, using ground-based adaptive optics JHKs-band images. A catalogue of 54 SSCs with their ages, masses and extinctions was constructed. Most of the SSCs are highly extinct and belong to two recent starburst episodes at 2.8 and 4.5 Myr. Their luminosity and mass distributions are well described by power laws but with shallower slopes than those generally observed in LIRGs. Using the radiative transfer code MontAGN, we constructed various SSC models and obtained the best-fit ones for three representative SSCs in IRAS 17138-1017. Given the superiority in the mid-IR of the James Webb Space Telescope (JWST), we created a proposal to observe the SSCs in IRAS 17138-1017 using the MIRI instrument. Finally, we used MIRISim, a package provided by the MIRI team, to simulate MIRI data and passed them through the JWST calibration pipeline. Analyses of reduced simulated data show that our planned observations are able to verify some predictions from MontAGN.