Mesure de la cinématique interne des galaxies en spectroscopie sans fente

Measurement of galaxy internal kinematics in slitless spectroscopy

• Auteur / Autrice : Mehdi Outini
• Direction : Yannick Copin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Astrophysique
• Date : Soutenance le 18/10/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Anne Ealet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Copin, Stéphanie Escoffier, Johan Richard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Antilogus, Bianca Garilli

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrographes

Cinématique

Galaxies

Astrophysique

Mots clés libres

Astrophysique

Galaxies

Cinématique

Spectrographe sans fente

Astrophysics

Galaxies

Kinematics

Slitless spectrograph

Résumé

La spectroscopie sans fente a longtemps été considérée comme une technique compliquée de part ses effets d’auto- et d’inter-contamination. Toutefois, depuis l’ère des instruments du Télescope Spatial Hubble qui offrent un bruit de fond faible et une bonne résolution spatiale, la spectroscopie sans fente est devenue un outil largement utilisé pour les sondages spatiaux astrophysiques et cosmologiques. Dans ce contexte, nous nous sommes intéresser à l’application de cette technique pour l’étude individuelle d’objets. Dans les sondages actuels, l’analyse de ces spectres s’effectue généralement à partir de méthodes inverses qui ne tiennent pas compte de l’effet d’auto-contamination et mé- langent donc les propriétés morphologiques et spectrales de la galaxie. Les objectifs de cette thèse sont tout d’abord de prendre en compte cet effet de contamination qui dégrade la résolution spec- trale effective en fonction de l’extension spatiale de la source, afin de mesurer plus précisément le redshift et autres propriétés spectrales intégrées. Nous explorons aussi la faisabilité de la mesure de quantitées spatialement résolues telle que la cinématique interne des galaxies. Nous construisons alors un modèle complet qui peut être quantitativement comparé aux observations actuelles dans une approche forward. Ce modèle est par la suite testé sur des données sélectionnées des relevés GLASS et 3D-HST, afin de contraindre en particulier le redshift et les paramètres cinématiques modélisant la courbe de rotation de la galaxie. Notre approche forward permet d’atténuer l’effet d’auto-contamination et donc d’améliorer la précision sur la mesure du redshift. Dans un sous-échantillon de galaxies spirales isolées et résolues, il est alors possible de contrainte assez significativement les paramètres cinématiques. Nous étudions également les systématiques liées aux hypothèses de notre modèle grâce à des simulations avec les données du relevé de spectroscopie à champ intégral MaNGA, qui tendent à montrer que la mesure de ces paramètres reste assez difficile pour la plupart des données récentes de spectroscopie sans fente. Néanmoins, ces simulations indiquent que le modèle forward contraint relativement bien le redshift. Enfin, ces travaux montrent des applications prometteuses pour les futures grands relevés spectroscopiques tel que Euclid

Slitless spectroscopy has long been considered as a complicated and confused technique because of its self- and cross-confusion effets. However, since the era of the Hubble Space Telescope (HST) instruments which offer a low background and fine spatial resolution, slitless spectroscopy has become an adopted cosmological survey tool to study galaxy evolution from space. Within this context, we investigate its application to single object studies. In recent surveys, the spectra analysis is usually done using backward extraction which mixes spatial and spectral properties and therefore does not take into account self-confusion effect. The goals of this PhD is firstly to include this effect which degrades the effective spectral resolution (which depends on the extent of the source), in order to make the redshift and other integrated spectral features measure- ments more accurate. We also explore the feasibility to measure spatially resolved quantities such as galaxy kinematics. We build a complete forward model to be quantitatively compared to actual slitless observations. The model is tested on selected observations from 3D-HST and GLASS surveys, to estimate redshift and kinematic parameters (modeling the galaxy rotation curve) on several galaxies mea- sured with one or more roll angles. Our forward approach allows to mitigate self-confusion effect, and therefore to increase the precision of redshift measurements. In a sub-sample of well-resolved spiral galaxies from HST surveys, it is possible to significantly constrain galaxy rotation curve pa- rameters. We also study the systematics effects induced by the hypothesis of our model by building slitless simulations with the data of the integral field spectrograph survey MaNGA. These simu- lations suggest that the precise measurement of the kinematics parameters is difficult for most of the current slitless observations. Nethertheless, they point out that this forward model contrains significantly well the redshift. Finally, this work is promising for future large slitless spectroscopic surveys such as Euclid