Observational constraints from integral field spectroscopy on the formation and evolution of galaxies.
Contraintes apportées par la spectroscopie intégrale de champ à la formation et à l'évolution des galaxies.
Résumé
This thesis focuses on the formation and evolution of galaxies. The new multi-integral field spectrograph FLAMES/GIRAFFE, offered to the community by ESO, is unique in studying the dynamics of galaxies at z<1, which can then provide a link between distant and local populations of galaxies. We discuss here the data analysis of intermediate galaxies, obtained using this instrument under the Guaranteed Time Observations for the Paris Observatory (GEPI). The results show that the fraction of galaxies which have not reached their dynamical equilibrium at z~0.6 is important. This fraction is even more important among Luminous Compact Galaxies (LCGs), which supports the hypothesis that these galaxies could be merging systems. The use of slit spectroscopy does not allow to efficiently disentangle relaxed from unrelaxed systems. This explains the disagrement found in the studies on the evolution of the Tully-Fisher relation. The results presented in this thesis show a non-evolution of this relation in the velocity versus stellar mass diagram. Finally, analysing data from GIRAFFE with its IFU mode shows that mapping the physical and chemical properties of the interstellar medium in distant galaxies is useful to understand the mechanisms responsible for the star formation in distant galaxies. To extend the integral field spectroscopy to galaxies at higher redshfits, one needs to explore the coupling of this technique with adaptive optics. The FALCON project (dedicated to both VLTs and ELTs) is a new promising way in this direction introducing Multi-Object Adaptive Optics (MOAO). In this concept, only the regions of scientific interests are corrected and analyzed instead of the whole field of view. We discuss the development of miniaturized systems to analyse and correct the wavefront as well as an original control and command strategy in open loop.
Cette thèse est consacrée à l'étude de la formation et de l'évolution des galaxies. La mise à disposition de la communauté par l'ESO du spectrographe à multi-intégrales de champ FLAMES/GIRAFFE représente une opportunité unique d'étudier la dynamique des galaxies à z<1, et de pouvoir ainsi relier les populations distantes aux populations locales. Nous présentons dans un premier temps les résultats obtenus grâce à cet instrument dans le cadre du temps garanti de l'Observatoire de Paris (GEPI). Ces résultats montrent que la fraction de galaxies n'ayant pas encore atteint leur équilibre dynamique à z~0.6 est importante. Cette fraction est encore plus importante parmi les galaxies compactes lumineuses (LCGs), ce qui supporte l'hypothèse selon laquelle ces galaxies sont des systèmes en cours de fusion. Jusqu'à présent, l'utilisation de la spectroscopie à fente ne permettait pas de distinguer efficacement les systèmes relaxés des systèmes non relaxés, ce qui explique les désaccords concernant l'évolution de la relation de Tully-Fisher. Les résultats présentés dans cette thèse montrent en effet une non évolution de cette relation dans le plan vitesse-masse stellaire. Enfin, GIRAFFE avec son mode IFU montre la pertinence de la cartographie physico-chimique du milieu interstellaire dans la compréhension des mécanismes liés aux processus de formation stellaire dans les galaxies distantes. L'extension des méthodes de spectroscopie intégrale de champ à z>1 requiert d'explorer leur couplage avec des techniques d'optique adaptative. Le projet FALCON (à la fois dédié aux VLTs et aux ELTs) propose une nouvelle voie prometteuse dans cette direction en introduisant le concept d'optique adaptative multi-objets (MOAO). Dans ce concept, seules les zones d'intérêt scientifique sont corrigées et analysées, ce qui nécessite le développement de systèmes miniaturisés de correction de front d'onde ainsi que d'une stratégie de commande originale en boucle ouverte.