Formation et évolution des galaxies en cosmologie : modèles semi-analytiques et simulations hydrodynamiques

par Edouard Tollet

Thèse de doctorat en Physique. Astrophysique

Sous la direction de Andrea Cattaneo.

Le président du jury était David Elbaz.

Le jury était composé de Andrea Cattaneo, David Elbaz, Alain Blanchard, Nicolas Bouché, Françoise Combes, Emmanuel Nezri.

Les rapporteurs étaient Alain Blanchard, Nicolas Bouché.


  • Résumé

    Une galaxie est un système complexe au sens où, autant des phénomènes se produisant à l'échelle du milieu interstellaire, comme des explosions de supernovæ ou l'activité d'un trou noir supermassif, que des interactions entre galaxies au sein de groupes ou d'amas, comme l'effeuillage par effet de marée ou par effet de bélier, influencent et conditionnent l'évolution de la galaxie dans son ensemble. Comme les processus œuvrant dans de tels systèmes font intervenir une gamme d'échelle de temps et de distance considérable, allant de l'étoile individuelle aux amas de galaxies tout entier, leur modélisation constitue un immense défi qui ne peut être relevé ni par une approche purement analytique ni par l'entremise de techniques exclusivement numériques.Cette thèse, à l'interface entre modèles semi-analytique et analyse de simulations numériques, se concentre sur l'étude de l'effeuillage des étoiles des galaxies satellites par effet de marée et sur les rétro-actions induites par les supernovæ.Ce manuscrit présente, d'une part, un modèle d'occupation des halos permettant de contraindre la masse d'étoiles perdue par les galaxies satellites depuis leur entrée dans leur groupe ou leur amas ainsi qu'un modèle d'effeuillage impulsif prédisant la masse stellaire arrachée aux satellites. Ce dernier est confronté, par le truchement du modèle d'occupation des halos, aux observations des fonctions de masses des groupes et des amas.Il expose, d'autre part, l'étude des rétro-actions des supernovæ implémenté dans les simulations numériques du projet NIHAO, conduite en séparant en différentes composantes le gaz des simulations et en comptabilisant les échanges entre ces dernières, laquelle a permis de mettre en évidence trois processus distincts par le biais desquels les supernovæ réduisent ou suppriment la formation stellaire.Enfin, il détaille les améliorations techniques et scientifiques apportées au modèle semi-analytique GalICS.

  • Titre traduit

    Formation and evolution of the galaxies in cosmology : semi-analytic models and hydrodynamical simulations


  • Résumé

    A galaxy is a complex system since as many phenomena take place at the scale of the interstellar medium, such as supernovae explosions or the activity of supermassive black holes, as interactions between galaxies within groups or clusters, such as tidal or ram pressure stripping, affect and condition the evolution of the galaxy itself as a whole. Because the processes acting in such systems involve a considerable range of times and distances, going from individual stars to entire clusters of galaxies, they modelling constitutes an immense challenge that cannot be met neither by a purely analytical approach nor by solely numerical technics.This thesis, being at the interface between semi-analytical models and the analysis of numerical simulations, focuses on the study of star stripping in satellite galaxies by tidal effects and on the supernovae induced feedback.This manuscript presents, on one hand, an halo occupation model that allows to constrain the stellar mass lost by satellite galaxies since they entered their group or their cluster, and a model of impulsive stripping that predicts the stellar mass ripped out of satellites. The latter is compared, through the halo occupation model, to the observed mass functions of groups and clusters.It exposes, on the other hand, the study of the supernovae feedback implemented in the numerical simulations of the NIHAO project, performed separating the simulated gas into different components and counting the exchanges that take place between them. This allowed for the highlighting of three distinct processes through which supernovae reduce or suppress their star formation.


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