Soutenance de thèse de Marie KORSAGA

Ma thèse de doctorat vise à comprendre la distribution de la matière noire (MN) et de la matière lumineuse dans les galaxies spirales et irrégulières. L’étude de cette matière pourrait clairement améliorer nos connaissances sur la formation et l’évolution des galaxies. Alors que la description globale du contenu baryonique des galaxies est désormais bien connue, il est crucial de comprendre la distribution de la MN dans les galaxies et donc d’étudier leur dynamique. Pour ce faire, j’étudie la distribution de la matière lumineuse et noire dans les galaxies proches. L’étude consiste à utiliser l’échantillon GHASP (Gassendi HAlpha Survey of Spirals) qui me permet d’investiguer la distribution des halos de MN dans les regions centrales des galaxies, en combinant les données cinématiques obtenues à partir des observations optiques aux données photométriques disponibles dans la littérature. Après avoir résumé les propriétés globales de la matière lumineuse et noire des galaxies, je présente les instruments basés sur la technique de l’interféromètre de Fabry-Perot utilisés pour observer l’échantillon GHASP. Je présente également les données photométriques (en bande infrarouge et optique), ainsi que les modèles utilisés pour déterminer la distribution de la matière lumineuse et noire dans les galaxies. Au chapitre 2, nous présentons les données cinématiques et les données de photométrie infrarouge disponibles dans la littérature utilisées pour faire les modèles de masse. Pour les données cinématiques, nous utilisons des courbes de rotation de l’échantillon GHASP. Pour les données photométriques, nous utilisons le profil de lumière de l’infrarouge moyen W1 et W2 (3.4 et 4.6 micron) de WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), qui détecte l’émission provenant des vielles populations stellaires. Le profil de lumière est décomposé si nécessaire en plusieurs composantes (bulbe, disque, barre, bras spirale, etc.). La combinaison des données cinématiques optiques avec les données en photométrie infrarouge nous permet de determiner la distribution de masse d’un échantillon de 121 galaxies couvrant des types morphologiques de S0 à Irr, et donc de comprendre comment le halo deMNest distribué dans les galaxies spirales de type précoce comparé aux galaxies de type tardif. Nous utilisons deux principaux modèles pour décrire le comportement des halos de MN dans les galaxies: le profil de densité pseudo-isotherme, uniforme dans le centre du halo des galaxies et le profil de densité cuspide Navarro-Frenk-White. Nous permettons aux rapports masse-sur-luminosité du disque et le cas échéant du bulbe de varier et nous les fixons par la couleur (W1-W2). Nous explorons aussi l’hypothèse du disque maximal pour le modèle pseudo-isotherme. Nous trouvons que les deux profils de densité décrivent bien les courbes de rotation bien que le modèle pseudoisotherme donne de meilleurs résultats. Nous trouvons que les relations entre les paramètres du halo de MN et la luminosité des galaxies dépendent des types morphologiques (présence de bulbe ou non dans les galaxies). Au chapitre 3, nous présentons la distribution de masse de 100 galaxies irrégulières et spirales de type précoce et tardif en combinant les données cinématiques (courbes de rotation Halpha) avec la photométrie en bande visible Rc disponible dans la littérature. Nous utilisons les même méthodes et description données au chapitre 2. Le rapport masse-sur-luminosité est maintenant fixé par la couleur (B - V). Nous comparons les résultats obtenus utilisant la photométrie en bande visible Rc à ceux avec la photométrie dans la bande W1. Nous trouvons des résultats similaires pour les paramètres du halo de MN mais des valeurs plus élevées pour les rapports masse-sur-luminosité dans la bande Rc que W1. Cependant, la dispersion dans les paramètres du modèle est plus petite et, comme les masses stellaires sont mieux définies, la photométrie en bande infrarouge devrait être préférée, si possible, à l'optique.

My PhD research is focused on the dark and luminous matter distribution in spiral and irregular galaxies. Studying this matter could clearly improve our knowledge on the formation and evolution of galaxies. While the overall description of the baryon content of galaxies is now well known, we will now use the kinematics to understand the distribution of DM, especially in the inner parts of galaxies. To do this, I study the distribution of the luminous and DM in nearby galaxies. The study consists of using the GHASP (Gassendi HAlpha Survey of Spirals) sample which allows me to investigate the distribution of the DM halos in the inner regions of galaxies, by connecting the kinematical data from the optical observations to the photometry data available in the literature. After summarizing the global properties of the luminous and DM of galaxies, I present the instruments based on the Fabry-Perot interferomter used to observe the GHASP survey. I also present the different photometry (infrared and optical bands) data, and models used to determine the distribution of luminous and DM inside galaxies. In chapter 2, we present the kinematical data and the infrared photometry data available in the literature used to construct galaxy mass models. For the kinematical data, we use rotation curves from the GHASP survey. For the photometry data, we use the luminosity profile of the mid-infrared W1 and W2 (3.4 and 4.6 micron) of WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), which probes the emission from the old stellar population. The radial profile is decomposed if necessary to multiple components (bulge, disc, bar, spiral arm, ect.). Combining the optical kinematical data with the infrared photometry data allows us to determine the mass distribution of the sample of 121 galaxies covering morphological types from S0 to Irr, and therefore to understand how the DM halo is distributed in early type spiral compared to late type spiral and irregular galaxies. We use two main models to describe the shape of the DM halos in galaxies: the pseudo-isothermal core density profile and the Navarro-Frenk-White cuspy density profile. We allow the mass-to-light ratios of the disc and if necessary the bulge to vary and we keep them fixed by the colour (W1- W2). We also explore the maximum disc for the pseudo-isothermal model. We find that the two profiles describe well the rotations curves while the pseudo-isothermal model gives better results. In order, to understand how the DM is distributed, we study relations between the parameters of the DM and the luminosity of galaxies. We find that the relations between the DM halo parameters and the luminosity of galaxies depend on the morphological types (presence of bulge or not in galaxies). In chapter 3, we present the mass distribution of 100 early and late type spiral and irregular galaxies by combining the kinematical data (Halpha rotation curves) with the optical Rc band photometry data available in the literature. We use the same methods and descriptions given in Chapter 2. The mass-to light ratios are now fixed using the (B - V) colour. We compare the results obtained using the optical Rc band photometry to the W1 band photometry. We find similar results on the DM halo parameters but the values are higher for the mass-to-light ratios in the Rc band than W1 band. However the dispersion in the model parameters is smaller and because stellar masses are better defined, the infrared photometry should be preferred, when possible, to the optical band.