Multi-wavelength study of Infrared galaxies
Etude multi-longueur d'onde des galaxies lumineuses en infrarouge locales
Résumé
This thesis deals with a panchromatic study of luminous infrared galaxies (LIRGs) detected at 15 microns by ISOCAM (camera aboard ISO) and at 24 microns by MIPS ( camera aboard the recently launched Spitzer satellite). These galaxies are today considered to be the Rosetta Stone of galaxy evolution since they are found to be far more numerous at high redshift and it is thought that a large part of stars seen in the local universe are born in such phases.
The first part of this thesis presents a new study dedicated to dust emission of distant LIRGs in the mid-infrared range. Their dust emission has been compared to those of a local sample of LIRGs in addition to the prediction of several spectral energy distributions (SEDs) built on data available in the local universe.It has been shown that distant and local LIRGs present similar mid infrared spectral energy distribution : similar PAH bumps are detected in both local and distant LIRGs, however distant LIRGs show evidence of a stronger silicate absorption at 10 microns associated silicate grains. It also shows that distant LIRG mid infrared emission can be used together with local SEDs in order to estimate the total infrared luminosity.
The second part of this thesis is dedicated to the burst of star formation and to the recent star formation history of these galaxies, which is responsible for the dust emission. This study was done thanks to a combination of high resolution spectra (R=2000 in the rest frame) obtained at VLT/FORS2 and the stellar population synthesis models called GALAXEV (Bruzual \& Charlot, 2003). It has been shown that the burst of star formation has a duration of about 0.1 Gyear. 10 \% of the stellar content is formed during this burst of star formation.
The first part of this thesis presents a new study dedicated to dust emission of distant LIRGs in the mid-infrared range. Their dust emission has been compared to those of a local sample of LIRGs in addition to the prediction of several spectral energy distributions (SEDs) built on data available in the local universe.It has been shown that distant and local LIRGs present similar mid infrared spectral energy distribution : similar PAH bumps are detected in both local and distant LIRGs, however distant LIRGs show evidence of a stronger silicate absorption at 10 microns associated silicate grains. It also shows that distant LIRG mid infrared emission can be used together with local SEDs in order to estimate the total infrared luminosity.
The second part of this thesis is dedicated to the burst of star formation and to the recent star formation history of these galaxies, which is responsible for the dust emission. This study was done thanks to a combination of high resolution spectra (R=2000 in the rest frame) obtained at VLT/FORS2 and the stellar population synthesis models called GALAXEV (Bruzual \& Charlot, 2003). It has been shown that the burst of star formation has a duration of about 0.1 Gyear. 10 \% of the stellar content is formed during this burst of star formation.
Cette thèse présente une étude multi-longueur des galaxies lumineuses en infrarouge (LIRGs) détectées à 15 microns par ISOCAM (caméra embarquée à bord de l'observatoire européen ISO), puis à 24 microns par MIPS (caméra embarquée à bord de l'observatoire américain Spitzer). Cette population de galaxies est très importante à l'échelle cosmologique et est souvent considérée aujourd'hui comme la pierre de Rosette de l'évolution des galaxies.
La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de l'émission des poussières de tels objets dans l'infrarouge moyen.
Elle y a été comparée à celle prédite par les librairies de distributions spectrales d'énergie (SEDs) étalonnées dans l'univers local ainsi qu'à un échantillon de LIRGs locales détectées par IRAS et ISO. Cette étude a montré que les LIRGs distantes et locales présentaient des émissions associées aux PAH similaires ; cependant les galaxies distantes présentent une absorption plus forte à 10 microns, qui est associée aux silicates. Cette étude a aussi montré que la combinaison infrarouge moyen + SEDs locales peut aussi être utilisée comme estimateur de la luminosité infrarouge d'une galaxie de ce type dans l'univers lointain jusqu'à un redshift de z=1.3.
La seconde partie est consacrée à l'étude de la flambée de formation stellaire responsable de l'émission des poussières dans les galaxies de ce type, ainsi que l'étude de la formation stellaire récente. Cette étude a été réalisée à l'aide de spectres haute résolution (R=2000 dans le référentiel au repos des galaxies) obtenus au VLT, et du code de synthèse de population stellaire GALAXEV (Bruzual & Charlot, 2003). Elle a montré que la flambée de formation stellaire avait une durée de 0.1 milliard d'années et que 10% environ de la masse des étoiles de la galaxie se formait au cours de cette phase où la galaxie est lumineuse en infrarouge.
La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de l'émission des poussières de tels objets dans l'infrarouge moyen.
Elle y a été comparée à celle prédite par les librairies de distributions spectrales d'énergie (SEDs) étalonnées dans l'univers local ainsi qu'à un échantillon de LIRGs locales détectées par IRAS et ISO. Cette étude a montré que les LIRGs distantes et locales présentaient des émissions associées aux PAH similaires ; cependant les galaxies distantes présentent une absorption plus forte à 10 microns, qui est associée aux silicates. Cette étude a aussi montré que la combinaison infrarouge moyen + SEDs locales peut aussi être utilisée comme estimateur de la luminosité infrarouge d'une galaxie de ce type dans l'univers lointain jusqu'à un redshift de z=1.3.
La seconde partie est consacrée à l'étude de la flambée de formation stellaire responsable de l'émission des poussières dans les galaxies de ce type, ainsi que l'étude de la formation stellaire récente. Cette étude a été réalisée à l'aide de spectres haute résolution (R=2000 dans le référentiel au repos des galaxies) obtenus au VLT, et du code de synthèse de population stellaire GALAXEV (Bruzual & Charlot, 2003). Elle a montré que la flambée de formation stellaire avait une durée de 0.1 milliard d'années et que 10% environ de la masse des étoiles de la galaxie se formait au cours de cette phase où la galaxie est lumineuse en infrarouge.