Soutenance de thèse de Jorge VILLA VÉLEZ

Cette thèse est divisée en trois parties principales. La partie I présente une brève introduction des galaxies d'un point de vue panchromatique. Un voyage depuis le Big Bang jusqu'à l'évolution des galaxies à travers l'Univers en utilisant une construction multi-longueur d'onde pour comprendre les différents processus en cours dans les galaxies qui donnent lieu à ce que nous observons. Dans la partie II, je présente une analyse d'ajustement SED réalisée avec CIGALE sur un échantillon spectro-photométrique. Dans le chap. 2, la photométrie couvrant de l'UV au FIR en utilisant le catalogue COSMOS2015 ainsi que la base de données HELP est décrit ainsi que les flux de raies d'émission du relevé FMOS-COSMOS. J'ai caractérisé un échantillon de 182 objets avec des mesures de raies d'émission Ha et [OIII]5007 à 1,40 < z < 1,68. Les hypothèses et les tests sur l'histoire de la formation des étoiles, l'émission nébulaire, l'atténuation de la poussière et l'émission sont abordés en détail dans le chapitre 3. Je discute en particulier l'estimation de [OIII]5007, Ha, et SFR par l'ajustement SED en utilisant la photométrie et les flux Ha, et l'importance des paramètres nébulaires comme la métallicité de la phase gazeuse et le paramètre d'ionisation lors de l'étude des raies d'émission. L'échantillon couvre une gamme de 10^9.5-10^11.5 Msun et 10^1-10^3 Msun/an, avec une atténuation des raies de AHa = 1.16+/-0.19 mag et A[OIII] = 1.41+/-0.22 mag. Une différence de 57% dans l'atténuation subie par les reais et le continuum est trouvée en accord avec les raies qui sont plus atténuées que le continuum. Le SFR et [OIII]5007 sont corrélés après correction de la poussière et deux relations sont proposées en utilisant des ajustements linéaires à pente libre et à pente fixe. Dans le chapitre 4, un test incluant les flux des raies Ha, Hb et [OIII]5007 dans l'ajustement SED est testé pour comprendre la dispersion dans la relation SFR-[OIII]5007. La dispersion de la relation est due à des différences dans la métallicité de la phase gazeuse et le paramètre d'ionisation qui représentent respectivement 0,24 dex et 1,1 dex de la dispersion. Nous rapportons une valeur moyenne de logU ~ -2.85 pour cet échantillon de galaxies. Dans la partie III, je présente l'instrument spectrographe optique et proche-IR multi-objets dans le contexte de l'astronomie extra-galactique. Une introduction aux caractéristiques pertinentes de l'instrument en termes de spectroscopie est décrite au chapitre 5, ainsi que sa relation avec le travail présenté dans la partie II. Au chapitre 6, j'aborde les travaux en cours utilisant CIGALE comme simulateur pour créer des spectres de galaxies afin de tester les calculateurs et le logiciel d'exposition de l'instrument. J'ai créé un ensemble d'objets qui sont ensuite passés par le CTE de MOONS et distribués à différents groupes de travail afin de tester le logiciel d'estimation des redshifts photométriques et d'établir des contraintes sur les limites de magnitude attendues. Les différentes hypothèses et le mode de fonctionnement de CIGALE sont décrits en détail dans cette partie de la thèse. Dans le chapitre 7, la procédure actuelle de génération de catalogues fictifs basée sur les données UV à MIR du champ COSMOS est développée en se concentrant sur l'importance de la modélisation de raies. Je montre comment, dans le cadre de la collaboration, nous utilisons un sous-échantillon du catalogue COSMOS2015/FMOS pour restreindre les paramètres liés à l'émission nébulaire comme les paramètres d'ionisation et la métallicité de la phase gazeuse pour modéliser les galaxies. Cette stratégie de modélisation est toujours en cours et nous sommes dans une phase d'essai dans le cadre des groupes de travail scientifiques de MOONS. Un premier catalogue fictif a été distribué dans le consortium pour tester les outflows sur le continuum. Les conclusions et les perspectives de ce travail sont présentées à la fin.

This thesis is divided into three main parts. Part I takes the reader through a brief introduction to the state of the art of galaxies from a panchromatic point of view. A journey from the Big Bang through the evolution of galaxies across the Universe using a multi-wavelength construction to understand the different processes ongoing inside galaxies that give rise to what we observe. Galaxies are discussed in the context of spectral energy distribution (SED) fitting. The importance of current SED fitting and the Bayesian estimation of the physical parameters is highlighted. Common derived properties as stellar-mass, star-formation rate (SFR), gas and dust properties are discussed at the end. In part II, I present a SED fitting analysis carried out with CIGALE on an spectro-photometric sample. In chapter 2, the photometric sample covering from the UV-to-FIR using the COSMOS2015 catalog along with the HELP database is described as well as the emission-line fluxes from the FMOS-COSMOS survey. I characterized a sample of 182 objects with Ha and [OIII]5007 emission line measurements at 1.40 < z < 1.68. The assumptions and tests on star-formation history, nebular emission, dust attenuation and emission are thoroughly addressed in chapter 3. I discuss in particular the [OIII]5007, Ha, and SFR estimation through SED fitting using photometry and Ha fluxes, and the importance of the nebular parameters as gas-phase metallicity and ionization parameter when studying emission lines. The sample covers a range of 10^9.5-10^11.5 Msun and 10^1-10^3 Msun/yr, with emission line attenuation of AHa = 1.16+/-0.19 mag and A[OIII] = 1.41+/-0.22 mag. A difference of 57% in the attenuation experienced by emission lines and continuum is found to be in agreement with the emission lines being more attenuated than the continuum emission. SFR and [OIII]5007 are found to be correlated after dust-correction and two relations are proposed using a free and a fixed slope lineal fits. In chapter 4, a test including Ha, Hb, and [OIII]5007 emission line fluxes in the SED fitting is tested to understand the dispersion in the SFR-[OIII]5007 relation proposed in chapter 3. The spread in the relation is driven by differences in the gas-phase metallicity and ionization parameter accounting for a 0.24 dex and 1.1 dex of the dispersion, respectively. We report an average value of logU ~ -2.85 for this sample of galaxies. In Part III, I present the Multi-Object Optical and Near-IR spectrograph instrument in the context of extra-galactic Astronomy. An introduction to the relevant characteristic of the instrument in terms of spectroscopy is described in chapter 5 and its relation to the work presented in Part II. I address the ongoing work using CIGALE as a simulator to create galaxy spectra to test the calculators and exposure software of the instrument in chapter 6. I created a set of objects which were later passed through the MOONS ETC and distributed to different working groups to test photometric redshift estimation software as well as putting constraints on expected magnitude limits. Different assumptions and the way CIGALE works are thoroughly described in this part of the thesis. In chapter 7, the current mock catalog generation procedure based on the UV-to-MIR data of the COSMOS field is developed focusing on the importance of nebular emission modeling. I show how as part of the collaboration we use a sub-sample of the COSMOS2015 catalog and FMOS-COSMOS survey to restrict parameters related to the nebular emission as the ionization parameters and the gas-phase metallicity to model galaxies. This modeling strategy is still ongoing and we are in a trial stage as part of the scientific working groups of MOONS. A first mock catalog was distributed in the consortium to test outflows on the continuum. Conclusions and perspectives of this work are presented at the end.