Soutenance de thèse de Sean MORRISON

Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : ASTROPHYSIQUE ET COSMOLOGIE
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
milieu intergalactique,quasars: lignes d'absorption,rayonnement diffus,,
Keywords
intergalactic medium,quasars: absorption lines,diffuse radiation,,
Titre de thèse
Utilisation de l'absorption Quasar pour étudier les inhomogénéités dans l'arrière-plan UV
Using Quasar Absorption to Study Inhomogeneities in the UV Background
Date
Mercredi 11 Décembre 2019 à 14:00
Adresse
Laboratoire d’Astrophysique de Marseille Pôle de l’Étoile Site de Château-Gombert 38, rue Frédéric Joliot-Curie 13388 Marseille cedex 13 FRANCE
Amphitheatre
Jury
Directeur de these M. Matthew PIERI Aix Marseille Université & Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Examinateur M. Bruno MILLIARD Aix Marseille Université & Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Rapporteur M. Joop SCHAYE Leiden University, The Netherlands
Rapporteur M. James BOLTON University of Nottingham, UK
Examinateur Mme Clotilde LAIGLE Institut d'Astrophysique de Paris

Résumé de la thèse

L'étude du rayonnement de fond dans la bande ultraviolette est importante pour comprendre l'évolution de l'Univers. Le fond UV évolue et est inhomogène. Il est produit par les quasars et les galaxies qui forment des étoiles et il modifie la matière de l'univers en ionisant et en chauffant le gaz, ce qui à son tour supprime la formation des étoiles. Cette thèse de doctorat se concentre sur l'étude des inhomogénéités à grande échelle dans le fond UV extragalactique, et les modifications des métaux du fait de proximité des quasars. Nous commençons par explorer les échelles dominante de ces inhomogénéités dans le fond UV extragalactique en combinant l'absorption intergalactique par l'hydrogène (H I), l'hélium (He II) et l'oxygène (O VI) dans les lignes de visée du deux quasars. Cette combinaison d'absorbants a été étudiée sur différentes échelles de filtrage en comparant ces deux lignes de visée. Elle a révélé des inhomogénéités sur des échelles de ~10 cMpc et ≥200 cMpc à ≈ 2.6. Cette analyse a également été appliquée au « He II Gunn-Peterson trough » et n'a moantré aucun signe de réionisation de l'hélium par rapport aux données de la « forêt » de He II. Nous poursuivons par l'exploration de la relation directe entre les quasars et l'ionisation des métaux, en regroupant les absorbeurs de l'IGM par proximité aux quasars les plus proches dans SDSS eBOSS. Bien qu’une tendance à une absorption plus faible par des espèces caracterisées par l’ionisation élevée et par une plus grande séparation soit observée, les échantillons actuels des quasars sont incomplets, limitent donc l'interprétation détaillée de ces resultats. Cependant, nous démontrons sur cette base que la contribution des quasars à le fond UV peut être explorée en examinant les lignes d'absorption des métals dans l'IGM. Par conséquent, la prochaine étape logique consiste à planifier et obtenir un nouvel échantillon complet de quasars, comme le prochain grand relevé WEAVE-QSO. Finalement, nous discutons ma contribution pour atteindre cet objectif, à l'effort de validation des outils de réduction et d'analyse WEAVE, ainsi qu'à la compréhension de la population des quasars et de la qualité spectrale attendues pour cet sondage. Nous terminons par un évaluation de l'impact potentiel de la combinaison de notre analyse avec un échantillon complète de quasars.  

Thesis resume

The study of the background radiation in the ultraviolet band is important for understanding the evolution of the Universe. The UV background evolves and is inhomogeneous. It arises by virtue of quasars and star-forming galaxies, modifies the matter of the universe by ionizing and heating gas, which in turn suppresses star formation. The focus of this thesis is the study of large-scale inhomogeneities in the extragalactic UV background and the modifications of metals by quasar proximity. We begin with the exploration of the dominant scales of these inhomogeneities in the extragalactic UV background by combining intergalactic absorption by hydrogen (H I), helium (He II), and oxygen (O VI) in two quasar lines-of-sight. This combination of absorbers was studied on various filtering scales and by comparing the lines of sight. It revealed inhomogeneities on scales of ~10 cMpc and ≥200 cMpc at ≈ 2.6. This analysis was also applied to the He II Gunn-Peterson trough, which showed no evidence of helium reionization when compared to He II forest data. We continue with an exploration of the direct relationship of quasars and metal ionization, by grouping intergalactic medium (IGM) absorbers by their proximity to their closest quasars in SDSS-IV/eBOSS. While the metal absorption does show sensitivity to large-scale 3D quasar proximity, the current incomplete quasar samples limit detailed interpretation. This does, however, demonstrate that the quasar contribution to the UV background can be explored by examining the metal absorption in the IGM. Therefore the logical next step is to develop a new complete quasar sample, such as the upcoming WEAVE-QSO survey. Finally, we discuss my contributions towards this goal through validating the WEAVE reduction and analysis pipelines, as well assessing the expected quasar population and spectral quality. We close by discussing the potential impact of combining our analysis with a complete quasar sample.