Soutenance de thèse de Jana BOGDANOSKA

Le sujet de ma thèse s'inscrit dans le domaine de l'astronomie extragalactique. Elle est basée sur des données multi-longueurs d'onde pour les galaxies lointaines (à haut redshift). Et mon travail a comme objectif d'estimer les principaux paramètres de ces galaxies par l'ajustement de distributions spectrales d'énergie (SED) avec un objectif central qui est l'étude de la poussière cosmique. Une revue des principaux concepts de ce travail est d'abord présentée : une brève histoire de l'Univers explique la place et l'environnement des galaxies d'intérêt. Elle continue par une explication des modèles utilisés lors de la réalisation de l'ajustement des SEDs, notamment ceux inclus dans le code CIGALE, par un aperçu des paramètres globaux des populations de galaxies dans l'Univers à haut redshift, et enfin par un résumé des propriétés physiques de la poussière, comme base pour les futurs modèles de grains de poussière de l'Univers primordial. L'introduction théorique est suivie des découvertes rapportées dans l'article que j'ai publiées au cours de ma thèse en tant que premier auteur. On relie l'atténuation de la poussière à la masse stellaire des galaxies, et à son évolution avec le redshift. Un échantillon de galaxies avec une estimation de l'atténuation de la poussière calculée à partir de du paramètre IRX qui est le rapport de la luminosité de la poussière à la luminosité de l'ultraviolet lointain (L_dust/L_FUV) a été utilisé. Les données d'atténuation de la poussière par rapport à la masse stellaire, séparées par domaine de redshift, ont été modélisées par une fonction linéaire à paramètre unique, en supposant une atténuation de poussière apparente constante non nulle pour les galaxies de faible masse. L'origine de cet effet reste à déterminer et plusieurs possibilités sont explorées (teneur élevée en poussières réelles, variation du rapport poussières/métal, variation de la géométrie étoiles-poussières). Le paramètre estimé à partir de l'ajustement de ce modèle est utilisé pour étudier l'évolution avec le redshift de l'atténuation de la poussière cosmique et s'avère en accord avec les résultats de la littérature. Ce travail met en évidence une évolution en redshift de la relation atténuation des poussières-masse stellaire, comme le suggèrent des travaux récents dans la plage de décalage vers le rouge le plus élevé. Le chapitre suivant résume le travail dont je serai la deuxième auteure. Nous poursuivons les travaux de Burgarella et al. (2020) sur l'échantillon de galaxies ALPINE, qui fournit une mesure de la raie [CII]158um de 4,5 < z < 6,5 galaxies. Cet échantillon a été observé par diverses études, et un grand catalogue de données auxiliaires multi-longueurs d'onde est disponible. Nous effectuons un ajustement des SEDs sur ALPINE avec CIGALE, visant à déterminer les paramètres de ces galaxies, à savoir la masse stellaire, SFR, âges stellaires, masse de poussière, pente UV, etc. En utilisant les résultats de l'ajustement des SEDs, nous étendons les résultats de Burgarella et al. sur plusieurs diagrammes diagnostiques clés, qui seront utilisés pour étudier l'évolution des galaxies et l'accumulation de poussière à travers les temps cosmiques. Enfin, nous mentionnons quelques autres voies possibles que nos futurs travaux pourraient emprunter, tout d'abord la possibilité d'étendre les travaux de notre premier article pour créer des catalogues mock réalistes de galaxies pouvant être utilisés pour tester des pipelines de traitement de données pour les futurs télescopes (JWST, MOONS) mais aussi dans le but de comparer avec les catalogues observés. Ensuite, nous prévoyons de continuer à travailler avec des modèles d'évolution chimique, de la même manière que Nanni et al. (2020). Nous prévoyons également de continuer à travailler sur les galaxies de l'Univers ancien, dont d'avantage d'observations avec ALMA et NOEMA sont attendues pour poursuivre nos projets actuels sur de nouveaux ensembles de données originales.

My thesis is in the field of extragalactic astronomy, concerned with multi-wavelength data for distant (high-redshift) galaxies, combining the main galaxy parameters estimated by SED fitting with the study of cosmic dust. A review of the main concepts in this work is first shown: a brief history of the Universe that explains the place and environment of the galaxies of interest, an explanation of the models used when performing the SED fitting, particularly those included in the code CIGALE, an overview of the global parameters of galaxy populations in the high-redshift Universe, and a summary of the physical properties of dust, as a basis for future models of early Universe dust grains The theoretical introduction is followed by the findings reported in the paper I published during my PhD as the first author. This work relates the dust attenuation to the stellar mass of star-forming galaxies, and its evolution with redshift. A sample of galaxies with an estimate of the dust attenuation computed from the IRX which is the ratio of the dust luminosity to the far ultraviolet luminosity (L_dust/L_FUV) was used. The dust attenuation vs. stellar mass data, separated in redshift bins, was modelled by a single parameter linear function, assuming a nonzero constant apparent dust attenuation for low mass galaxies. The origin of this effect is still to be determined and several possibilities are explored (actual high dust content, variation of the dust-to-metal ratio, variation of the stars-dust geometry). The best-fitting parameter of this model is used to study the redshift evolution of the cosmic dust attenuation and is found to be in agreement with results from the literature. This work also gives evidence to a redshift evolution of the dust attenuation-stellar mass relationship, as is suggested by recent works in the highest redshift range. Following is the chapter summarising the work that will shortly be published with me as a second author. We continue the work of Burgarella et al. (2020) using similar methods on the ALPINE galaxy sample, which provides a measurement of the [CII]158um line of 4.5 < z < 6.5 galaxies. This sample has been observed by various surveys, thus an extensive ancillary multi-wavelength data catalogue is available. We perform SED fitting on the ALPINE galaxies with CIGALE, aiming to determine the galaxy parameters, namely the stellar mass, SFR, stellar ages, dust mass, UV slope, etc. Using the results of the SED fitting, we extend the results of Burgarella et al. on several key diagnostic diagrams, which will be used to study the evolution of galaxies and the buildup of dust through cosmic times. Finally, we mention some other possible paths our future work might take, firstly the possibility of extending the work of our first paper to create realistic mock catalogues of galaxies that can be used to test data treatment pipelines for future telescopes (JWST, MOONS). Next, we plan to continue working with chemical evolution models, similarly to Nanni et al. (2020). We also plan to continue working with early-Universe galaxies, so more observations with ALMA are expected and further continuation of our current projects on new datasets is anticipated.