Doctorant : Geoffroy DE LA VIEUVILLE
Directeur : Roser PELLO
Début de thèse : Octobre 2016
Groupe thématique : GAHEC
L’objectif de cette thèse est d’étudier les propriétés physiques des galaxies responsables de la réionisation cosmique grâce à deux instruments uniques permettant de cibler les sources ionisantes juste avant et juste après la complétion du processus, à savoir MUSE/VLT (pour les sources à z~5-7, observées dans le visible) et EMIR/GTC (pour les sources à z>7, observées dans le proche-IR). Nous souhaitons dresser le bilan des différentes sources ionisantes formées pendant le premier milliard d’années dans l’Univers, une époque cruciale pendant laquelle s’assemblent les premières galaxies, et qui reste encore très largement méconnue à cause de la difficulté de sélection d’échantillons suffisamment représentatifs.
Les critères de sélection couramment utilisés pour identifier les premières galaxies sont basés soit sur la distribution spectrale en énergie des sources (sélection photométrique), soit sur la présence d’une émission importante dans la raie Lyman alpha, détectée dans des filtres étroits. La première technique demande des observations photométriques très profondes, et une prise en compte souvent hasardeuse des fonctions de sélection, souvent mal maîtrisées au final. La deuxième technique impose des observations couvrant des champs de vue très importants pour être efficace. Les résultats obtenus pendant ces dix dernières années montrent une forte évolution dans la distribution de luminosité des galaxies (continuum ultraviolet et Lyma alpha), dans le sens d’une diminution de la population de galaxies intrinsèquement lumineuses, de telles sorte que les sources de la réionisation sont vraisemblablement des galaxies faibles formant des étoiles (voir, entre autres, la thèse de N. Laporte en 2012). Cependant, il est aujourd’hui quasiment impossible d’établir un bilan de la contribution des différentes sources à la réionisation. La thèse de D. Bina (2013-2016, bourse OCEVU), qui cherche à observer les sources ionisantes faibles derrière les amas de galaxies à partir des données MUSE, apporte quelques éléments de réponse. En effet, il semblerait qu’il y ait une densité suffisante de galaxies formant des étoiles à z~5-7, la plupart détectées uniquement grâce à leur émission Lyman alpha. Les résultats de ce travail pionnier restent à confirmer, et ouvrent en même temps de nouvelles perspectives.
Deux stratégies d’observation différentes et complémentaires sont utilisées : l’observation de champs (vides) profonds et l’observation de champs près des lignes critiques dans des amas lentilles spécialement sélectionnés afin de bénéficier de l’effet d’amplification gravitationnelle. Notre équipe possède une longue expérience dans l’utilisation des amas de galaxies en tant que « télescopes gravitationnels ».