Cartographier la formation d'étoiles à grand resdhift avec les relevés cosmologiques NIKA2

Mapping the dusty star formation at high redshift with the NIKA2 cosmological surveys

• Auteur / Autrice : Longji Bing
• Direction : Guilaine Lagache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Astrophysique et cosmologie
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• 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) - Institut de radio-astronomie millimétrique (Grenoble ; 1979-....)
• Jury : Président / Présidente : Roser Pello
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Roberto Neri, Jonathan Freundlich, Benjamin Magnelli, Alexandre Beelen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carlotta Gruppioni, James Geach

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cartographie spatiale

Interférométrie

Grand redshift

Astronomie infrarouge

Astronomie millimétrique

Formation stellaire

Galaxies -- Évolution

Structure à grande échelle (astronomie)

Mots clés libres

Galaxie à grand décalage vers le rouge

Galaxie sub-millimétrique

Formation d’étoiles

Formation et évolution des galaxies

High-redshift galaxy

Sub-millimeter galaxy

Star formation

Galaxy formation and evolution

Résumé

Cette thèse se concentre sur l’étude des galaxies poussiéreuses à grand décalage vers le rouge et de la formation d’étoiles dans l’Univers. Elle a été réalisée dans le cadre des relevés profonds cosmologiques avec NIKA2 (N2CLS), un instrument récent installé sur le télescope de 30m de l’IRAM. Un nouveau cadre d’analyse est développé pour les données N2CLS pour estimer précisément les biais dans la détection des sources et les mesures de flux. Grâce à ce cadre, nous mesurons les comptages de source à 1,2 et 2 mm dans le relevé N2CLS avec une profondeur et une couverture en flux sans précédent. Pour la première fois, nous tenons compte de l’impact du regroupement des sources et de leur superposition sur les comptages. Nous comparons nos résultats avec les observations provenant des interféromètres et les modèles d’évolution de galaxies. Cette comparaison révèle un excès de sources brillantes par rapport à la plupart des modèles .La thèse porte également sur la stratégie de mesure des décalage vers le rouge (z) pour notre échantillon de galaxies poussiéreuses. Nous introduisons une nouvelle méthode pour contraindre le z des sources en utilisant conjointement la photométrie multi-longueur d’ondes et la spectroscopie NOEMA. La méthode prouve son efficacité et sa robustesse sur cinq sources issues des données de vérification scientifique de NIKA2. Cette méthode automatique pourra être appliquée à de grands échantillons de données millimétriques. L’étude sur ces 5 sources permet de concevoir la stratégie de suivi de notre échantillon complet de N2CLS et les premiers résultats sur le champ GOODS-N sont également présentés

This thesis focus on the studies on high-redshift dusty galaxies and obscured star formation using the NIKA2 cosmological legacy survey (N2CLS). This survey is using 300h of NIKA2, a recent continuum camera installed on the IRAM 30m telescope. A new analysis framework for N2CLS is developed to more completely estimate biases in high-z source detection and flux measurements. With this framework, we measure the number counts at 1.2 and 2 mm with unprecedented depth and flux coverage. For the first time, we account for the impact of sources blending and clustering on single dish number counts and make fair comparison of our results with interferometric observations and models. An excess of bright sources relative to most models is noticed from the comparison. The thesis also works on the strategy of efficient redshift measurements on large sample of obscured galaxies for studying the cosmic history of obscured star formation. We introduce a new method to jointly constrain the source redshift with the information from the multiwavelegth photometry and NOEMA spectroscopy. The method proves its effectiveness and robustness on five sources from NIKA2 science verification data. We highlight the application of this highly automatic method to large millimeter datasets, including N2CLS, and design the follow-up strategy on the N2CLS GOODS-N sample, where the first results are also presented