Formation and evolution of galactic discs

par Nicolas Peschken

Thèse de doctorat en Astrophysique et Cosmologie

Sous la direction de Evangélie Athanassoulas.

Le président du jury était Philippe Amram.

Le jury était composé de Carlos Garcia-Gomez, A. Bosma.

Les rapporteurs étaient Olivier Bienaymé, François Hammer.

  • Titre traduit

    Formation et évolution des disques galactiques


  • Résumé

    Cette thèse explore la formation, l’évolution et la structure des galaxies spirales à l’aide de simulations, en mettant l’accent sur le disque. Elle s'appuie sur nos simulations hydrodynamiques à N-corps mettant en scène une fusion majeure entre deux galaxies à disque à haut redshift, chacune en possession d’un halo de gaz chaud. Les disques des progéniteurs sont détruits par la fusion, et un disque étendu se forme dans la galaxie ainsi obtenue à partir d’étoiles nouvellement formées, la formation stellaire étant alimentée par le halo de gaz. A la fin de la simulation, la nouvelle galaxie montre toutes les propriétés d’une galaxie spirale, prouvant pour la première fois avec des simulations comment une galaxie de type tardif peut être créée par une fusion majeure.Dans cette thèse sont analysées plusieurs propriétés des galaxies ainsi obtenues, comme la migration stellaire, la rotation angulaire de la barre, et les profils radiaux de densité surfacique. Ce dernier point en particulier constitue une partie importante de mon travail, le fit de ces profils permettant d'obtenir les grandeurs caractéristiques du disque. Nos disques montrent en effet un profil de type II (troncature vers le bas) dont il est possible d'extraire les longueurs d'échelle et le rayon de troncature. Le but est notamment de chercher ce qui module les valeurs de ces paramètres (ceux-ci étant très différents d'une simulation à l'autre), ainsi que les phénomènes à l'origine de ce profil spécifique. Enfin, certains disques de type III (troncature du profil vers le haut) obtenus pour des simulations de galaxies isolées sont présentés et analysés, afin de comprendre leur provenance.


  • Résumé

    This thesis explores the formation, evolution and structure of spiral galaxies using simulations, with an emphasis on the disc component. It is based on our N-body/SPH simulations involving a major merger between two disc galaxies at high redshift, both in possession of a hot gaseous halo. The discs of the progenitors are destroyed by the merger, and a well-extended disc forms in the remnant galaxy from newly born stars, star formation being fuelled by the gaseous halo. By the end of the simulation, the remnant galaxy shows all the properties of a spiral galaxy, proving for the first time in simulations how a late-type galaxy can be created from a major merger.In this thesis, several properties of the remnant galaxy are analysed, such as the stellar migration, the bar pattern speed, and the surface density radial profiles. This last point in particular represents a significant part of my work, using fits of the profiles to obtain the characteristic parameters of the disc. Our discs show a type II profile (downbending truncation), so that we can derive their scalelengths and truncation radius. The goal is to understand what determines the values of these parameters (which are very different from one simulation to another), as well as the origin of this specific profile. Finally, some type III discs (upbending truncation) obtained for simulations of isolated galaxies are presented and analysed, in order to investigate their formation mechanism.


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