Simulations of binary galaxy mergers : the effect of gas physics on small scales

par Damien Chapon

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Romain Teyssier.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Simulations numériques de collisions de galaxies et l'importance de la physique du gaz aux petites échelles


  • Résumé

    Les interactions et les fusions de galaxies sont des événements clés dans l'histoire de notre Univers. Chacun d'eux la morphologie des galaxies, leur masse et leur taux de formation stellaire de manière drastique. Les processus physiques qui interviennent à petite échelle jouent un rôle crucial pendant les fusions de galaxies. Par le passé, le manque de résolution et d'un modèle thermodynamique réaliste pour le gaz du milieu interstellaire constituait le principal défaut des simulations. Le but de cette thèse est d'étudier l'effet des collisions de galaxies sur les processus physiques à petites échelles par le biais de simulations numériques haute-résolution. Le code AMR hydrodynamique RAMSES utilisé dans ces travaux est décrit dans le chapitre 3, ainsi que les modules additionnels que j'ai développés pour mes besoins spécifiques. Dans le chapitre 4, je présenterai une simulation haute-résolution de la collision des galaxies des Antennes (NGC4038/39). Dans cette étude numérique, l'utilisation d'un modèle thermodynamique "pseudo-refroidissement" a mené a une flambée de formation stellaire en amas induite par la fusion qui est en très bon accord avec les observations astronomiques. Le chapitre 5 se focalisera sur la formation d'un système binaire de trous noirs supermassifs consécutif à la fusion de deux galaxies. L'effet de la friction dynamique dû au gaz sur les trous noirs est correctement résolu jusqu'aux échelles sub-parsec dans cette simulation. Enfin, un nouveau module de traitement de données et de visualisation (PyMSES) que j'ai co-développé spécifiquement pour les données de RAMSES est présenté dans le chapitre 6.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Galaxy interactions and mergers are key events in the history of our Universe. Each one of them impacts the fragile equilibrium state of the galaxies, their morphology, their mass and star formation rate in a drastic way. Small scale physical processes play a major role during galaxy mergers: their complex interplay leads to high level of complexity and is far from being completely understood. In past numerical studies, the lack of resolution and of a consistent thermodynamical model for a multi-phase turbulent interstellar medium was one of the main caveat of galactic scale simulations. The aim of this thesis if to study the effect of galaxy collision and mergers on the small scale physical processes by using high-resolution numerical simulations. The AMR hydrodynamical code RAMSES used in this work is described in chapter 3, as well as the additional modules developed for the specific purpose of galaxy merger simulations. In chapter 4,1 will present a high-resolution Antennae galaxy (NGC4038/39) merger simulation. In this numerical study, the use of a "pseudo-cooling" thermodynamical model leaded to a merger-induced clustered starburst, in fair agreement with thé star formation properties in observed galaxies. Chapter 5 will focus on the formation of a super-massive black hole binary at the center of a nuclear disk resulting from an equal-mass galaxy merger simulation. The effect of dynamical friction by a gaseous medium on the SMBHs pairing process is properly resolved down to sub-parsec scales. Finally, a new data processing and visualization module called PyMSES co-developed specifically for the RAMSES data structure is introduced in chapter 6.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (134 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr. p.117-134

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 210
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