Dissertation--Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät--Bonn--Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, 1999. / Bibliogr. p. 121-126.

Dissertation--University of Heidelberg, 2001. / Résumé en anglais et allemand. Bibliogr. p. 107-110.

Les galaxies irrégulières naines renferment de multiples mystères quant à leur fonctionnement et à leur évolution. Malgré ces énigmes, elles sont très importantes pour comprendre l'évolution de l'Univers, puisque certains scénarios cosmologiques suggèrent qu'elles constitueraient les bases fondamentales de la fusion hiérarchique des galaxies. La galaxie irrégulière naine NGC 4449 est la candidate parfaite pour étudier avec une haute résolution les comportements des galaxies du début de l'Univers, à cause de sa forte ressemblance avec celles-ci. Des données prises avec une haute résolution spatiale et spectrale sont utilisées pour obtenir de l'information à l'échelle des amas stellaires individuels, tout comme à l'échelle de la galaxie entière. Il est donc possible de relier les mécanismes de formation stellaire globaux de la galaxie aux propriétés morphologiques, chimiques, et cinématiques des régions de formation stellaire récente. Dans ce mémoire, la théorie des galaxies naines et irrégulières est explorée, en se concentrant particulièrement sur les propriétés reliées à la formation stellaire. Les caractéristiques de la galaxie irrégulière naine NGC 4449, qui constitue le sujet de cette étude, sont ensuite détaillées. Ses régions H ii, régions de gaz ionisé associées aux amas stellaires jeunes, sont subséquemment détectées et étudiées de manière statistique, pour en apprendre plus sur l'activité de formation stellaire et l'histoire évolutive de NGC 4449. Cette étude fait partie du grand programme SIGNALS, visant l'étude de l'évolution des galaxies qui utilise les données acquises à l'aide de l'instrument SITELLE au CFHT. / Dwarf irregular galaxies still hold multiple mysteries regarding their behaviours and evolution. However, they are crucial systems to understand the evolution of the Universe, as they represent the fundamental building blocks of hierarchical galaxy fusion in certain cosmological scenarios. The dwarf irregular galaxy NGC 4449 is the perfect candidate to study, with a high resolution, the behaviours of the galaxies at the beginning of the Universe, due to its strong resemblance with them. High spatial and spectral resolution data is used to obtain information on the stellar cluster scale, as well as on the scale of the entire galaxy. It is thus possible to link the global star formation mechanisms of the galaxy to the morphological, chemical, and kinematical properties of the recent star formation regions. In this work, the theory of the dwarf and irregular galaxies, especially regarding their properties related to the stellar formation, is explored. The characteristics of the dwarf irregular galaxy NGC 4449, the subject of this study, are detailed thereafter. Its H ii regions, regions of ionised gas associated to young stellar clusters, are then detected and statistically studied to gain more insight on the star-forming activities and the evolution of NGC 4449. This study is part of the SIGNALS large program, which aims to study the evolution of galaxies in the nearby Universe, by using data from the SITELLE instrument at the CFHT.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse doctorat : Astronomie : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 7 p.

Les galaxies suivent habituellement une relation de masse-métallicité, où les galaxies plus massives sont plus riches en métaux que les galaxies moins massives. Toutefois, les galaxies naines de marée ne suivent pas cette relation. Ce type de galaxies naines se forment lors d'interactions, de collisions ou de fusions de galaxies. Puisqu'elles se forment à partir de gaz et d'étoiles de galaxies parentes plus massives, elles héritent de leur métallicité. Les galaxies naines de marée sont donc plus riches en métaux que les galaxies naines standards formées dans le scénario CDM. Ce modèle s'applique bien aux galaxies naines de marée formées dans l'Univers local. Or, les galaxies étaient beaucoup moins enrichies en métaux lorsque l'Univers était plus jeune. On se demande alors si les galaxies naines de marée formées à haut décalage vers le rouge peuvent être différenciées des galaxies naines standards par leur métallicité. Pour répondre à cette question, j'ai réalisé cinq simulations de fusion de galaxies à un décalage vers le rouge de 3. Plusieurs galaxies naines de marée se sont formées lors des collisions. Bien que la métallicité initiale des galaxies parentes soit faible, le sursaut de formation stellaire déclenché par la fusion permet un enrichissement rapide du milieu et induit de la formation stellaire dans les galaxies naines de marée. Ces dernières s'enrichissent alors par elles-mêmes jusqu'à devenir riches en métaux. J'en conclus que les galaxies naines de marée ne devraient pas suivre la relation de masse-métallicité, peu importe leur époque de formation. / Galaxies usually follow a mass-metallicity relation, where higher-mass galaxies are typically more metal-rich than the lower mass galaxies. Yet, tidal dwarf galaxies are outliers to this relation. This kind of dwarf is formed in galactic mergers. Since their material comes from the parent galaxies, they are typically more metal-rich than regular dwarfs. However, galaxies were far less enriched when the Universe was younger. One can ask if tidal dwarf galaxies that formed at high redshift can be chemically distinguished from regular dwarfs? To answer this question, I simulate gas-rich mergers in which I identify many tidal dwarf galaxies. While the initial abundance in metal was low, the merger allows a rapid enrichment and all tidal dwarfs end up with high abundances. I conclude that tidal dwarf galaxies should be outliers to the mass-metallicity relation, no matter their epoch of formation

Cette thèse est consacrée à l'observation multi-longueurs d'onde et à la modélisation des poussières, dans les galaxies naines locales de faible métallicité. Les principales motivations d'un tel projet sont : (i) l'étude des propriétés des poussières - composition, distribution de taille, etc. - dans des milieux interstellaires de métallicité non solaire ; (ii) l'étude de distributions spectrales d'énergie globales de galaxies naines qui, de par leur précocité chimique, présentent des analogies avec les galaxies primordiales que l'on ne peut pas observer ; et (iii) l'obtention d'informations sur l'évolution chimique de ces galaxies, par l'intermédiaire du rapport gaz-sur-poussière.<br /><br />Je commence par une étude détaillée des spectres de ces galaxies, en infrarouge moyen, obtenus avec ISO. Les principales caractéristiques spectrales que nous dégageons sont : (i) la faiblesse de l'émission par les bandes aromatiques, par rapport à ce qui est observé dans les galaxies à flambée de formation d'étoiles de métallicité normale ; (ii) la similarité avec les spectres de régions HII Galactiques - un continuum raide de très petits grains et des raies ioniques proéminentes. Ensuite, nous étudions les spectres d'un échantillon d'objets très variés - galaxies spirales, à flambée de formation d'étoiles, naines et régions HII - afin de construire un diagramme de rapports de bandes. Les corrélations entre les rapports 6.2/11.3, 7.7/11.3 et 8.6/11.3 sont, pour la première fois<br />établies sur un échantillon aussi diversifié. Elles montrent que les galaxies naines occupent une région particulière de ce diagramme, différente de celle occupée par les régions HII Galactiques, suggérant une différence de structure des PAHs - ionisation, hydrogénation, taille, etc.<br /><br />La deuxième étape de ce projet est la modélisation de distributions spectrales d'énergie de quatre galaxies naines (He 2-10, II Zw 40, NGC 1140, NGC 1569), de l'ultraviolet au millimétrique. J'ai, pour cela, ajouter à nos propres observations, des données de la littérature. La modélisation se fait de manière cohérente en utilisant des contraintes sur l'émission des poussières, sur le rayonnement stellaire et sur les raies du gaz ionisé. Nous synthétisons les distributions spectrales d'énergie de ces galaxies, ainsi que les courbes d'extinction correspondantes. Les propriétés que nous sommes capables de dégager sont que : (i) l'émission est dominée par des grains de petite taille (3-4 nm) chauffés stochastiquement ; (ii) la courbe d'extinction synthétisée présente des analogies avec celle des nuages de Magellan, au niveau de sa pente, et l'intensité de la bande à 2175 angströms est plus faible dans trois galaxies sur quatre ; (iii) toutes nos distributions spectrales d'énergie ont un excès d'émission submillimétrique que nous attribuons à une composante de poussière très froide, enfouie dans des cœurs denses, contenant une fraction importante de la masse totale de poussière.<br /><br />Ce manuscrit contient, par ailleurs : (i) une présentation des motivations de l'étude des distributions spectrales d'énergie de galaxies ; (ii) une description générale de la manière dont les propriétés optiques des poussières sont modélisées ; (iii) une description détaillée de la réduction des données ISOCAM ; et (iv) une description détaillée de l'observation et de la réduction des données, avec les caméras de bolomètres submillimétriques, SCUBA et MAMBO.

A l’échelle galactique, le paradigme lambda-CDM n’est pas prédictif. Afin d’approfondir nos connaissances dans cette gamme de taille, les satellites du Groupe Local (GL) sont les systèmes galactiques les plus simples et les plus proches pour tester nos différentes hypothèses. Ainsi, nous présentons d’abord une méthode permettant d’obtenir analytiquement l’ellipticité intrinsèque des galaxies naines. Les résultats de cette technique appliquée sur un échantillon de 25 satellites de la galaxie Andromède (M31) laissent présumer que le GL est plus perturbé qu’il n’était envisagé jusqu’alors. Après cette approche individuelle, nous exposons un résultat sur la cinématique globale du système M31. Cette estimation montre pour la première fois que la vitesse transverse de ce système par rapport à la Voie Lactée est élevée. Cela peut mener à de fortes implications sur le GL, notamment quant à la détermination de sa masse et de son évolution passée et future. / The Lambda-CDM cosmological model represents nowadays the best understanding of the formation and the evolution of large scale structures in our Universe. Nevertheless, this paradigm is not predictive and successful yet at smaller scales. In this context, satellites in the Local Group (LG), the simpler and closer galactic systems, are one of our best chance to test this model and to improve our comprehension of galaxy formation. Thus, we present here a method to derive analytically the intrinsic (3D) morphology of dwarf galaxies. Results of this technic applied to 25 Andromeda (M31) satellites suggest that the LG is in fact more disturbed than what was previously thought. After this individual approach, we further expose a recent result on the global kinematics of the M31 system. This new estimation suggests for the first time a high transverse velocity for this system with respect to the Milky Way. These values could lead to redefine the entire dynamic of the LG and its surroundings.

Les galaxies de faible masse constituent la population de galaxies la plus nombreuse à tous les âges de l'Univers, et sont légitimement considérées dans un contexte cosmologique comme les "éléments fondamentaux" de la croissance des galaxies. Dans l'Univers local, les galaxies de faible masse se trouvent principalement dans des amas de galaxies où elles se forment à partir de processus complexes de formation in-situ et d'événements d' accrétion. Cependant, les détails de la formation des galaxies de faible masse et de leurs processus d'évolution, ainsi que leurs rôles exacts dans la formation des galaxies plus massives sont encore très peu contraints. Ceci est dû en particulier aux difficultés technologiques associées à leur observation. Après une introduction sur les connaissances actuelles des galaxies de faible masse, je présente l'étude d'un échantillon de huit galaxies compactes dans l'amas de la Vierge. À l'aide de leur cinématique et de propriétés telles que l'âge et la métallicité de leur population stellaire estimées avec les données du spectrographe intégral de champ (IFS) GMOS/Gemini, je démontre que les propriétés des populations stellaires évoluent de manière continue avec la taille des galaxies, leurs masses, ainsi qu'avec leurs environnements, et ceci à la fois pour les galaxies de faible et de grande masse. Cela suggère que l'ensemble des processus physiques qui contrôlent les caractéristiques des galaxies sont similaires quelle que soit la masse des galaxies, mais en revanche, leurs influences individuelles varient doucement suivant la taille et la masse des galaxies. J'estime ensuite les histoires de formation stellaire de ces huit galaxies compactes ainsi que celles d'un échantillon de 20 galaxies de faible masse, et présente une étude de leur dépandence par rapport à l'environnement et la masse des galaxies. Ainsi, grâce à cette étude, je mets en avant à la fois le rôle important de l'environnement mais également celui des galaxies les plus massives dans le contrôle de la formation et de l'évolution des galaxies de faible masse. Mais les processus d'évolution des galaxies sont complexes et les galaxies de l'Univers local sont seulement leurs produits finaux, ce qui ne donne que peu de contraintes sur l' évolution des galaxies au début de l'histoire de l'Univers. Je montre alors à l'aide d'observations de la galaxie NGC3115 obtenues avec l'IFS MUSE/VLT, que les cartes de cinématique et de populations stellaires de galaxies couvrant une grande surface et ayant une grande résolution spatiale sont des éléments clés pour révéler l'histoire d'assemblage de la masse des galaxies, et donc leur formation et leur évolution au cours de toute l'histoire de l'Univers. Pour mieux contraindre la formation des galaxies de faible masse, j'utilise donc les observations profondes de l'instrument MUSE/VLT dans le champ de Hubble (HDFS) pour étudier un échantillon de dix galaxies à des décalages spectraux intermédiaires. J' estime pour la première fois la cinématique stellaire de galaxies situées entre z ~ 0.2 - 0.7 et montre que le degré de rotation et de dispersion de vitesse stellaire est en accord avec les précédentes études portant sur la cinématique de leur gaz. De telles informations, confrontées aux modèles d'évolution de galaxies aideront ainsi à mieux comprendre la croissance en masse des galaxies ainsi que l'origine des galaxies de faible masse de l'Univers local. / Low-mass galaxies form the most numerous galaxy population in the Universe at all cosmic times, and are legitimately considered as the "building-blocks" of galaxy formation in a cosmological context. In the local Universe, low-mass galaxies are preferentially found in galaxy clusters where they form through a complex chain of in-situ formation and accretion events. However, the detailed formation and evolution processes of low-mass galaxies, and their exact roles in the formation of more massive galaxies are still poorly constrained, in particular due to challenging observations. After setting the scene with an introduction on our current understanding of low-mass galaxies, I present the study of a sample of eight compact low-mass galaxies in the Virgo cluster. I derive their stellar kinematics as well as the age and metallicity of their stellar content from GMOS/Gemini Integral Field Spectrograph (IFS) data, and demonstrate that the stellar population properties evolve smoothly with galaxy size, mass and environment over the full range of galaxy mass. This suggests that a similar set of physical processes is at play on both low- and high-mass galaxies, but the relative efficiency of each of these processes in shaping galaxies varies smoothly from the low- to the high-mass ends. I then derive their star formation histories as well as those of a sample of 20 more extended typical low-mass galaxies, and present a study of their dependencies on the environment and the mass of their host galaxy. As a result, I underline through this work that the environment as well as the most massive galaxies play an important role in controlling the formation and evolution of low-mass galaxies. But local galaxies only represent the end products of a complex evolution path, leaving ambiguity about the early evolution of galaxies. However, I then show with the help of IFS observations of the nearby galaxy NGC3115 obtained with MUSE/VLT, that two-dimensional maps of the kinematics and stellar populations of galaxies, with large spatial coverage and high spatial resolution, are keys to unveil their whole mass assembly history, and thus their formation and evolution through all cosmic times. Thus, to better constrain the evolution of low-mass galaxies, I use deep MUSE/VLT observations in the Hubble Deep Field South to study low-mass galaxies at intermediate redshift. I derive for the first time the spatially resolved stellar kinematics of a sample of ten galaxies at a redshift between z ~ 0.2 - 0.7, and show that the stellar rotation amplitude and velocity dispersion are in agreement with previous studies of their gas kinematics. Such information put into the light of current galaxy evolution models will help to better understand the growth of stellar mass in galaxies and the origins of today low-mass galaxies.

Ce mémoire résume quelques concepts importants en cosmologie et présente l étude faite par l'auteur sur l'origine de la lumière intra-amas. Pour la réalisation de ce projet, l'auteur a tout d'abord recherché dans la littérature les paramètres à utiliser pour des simulations en langage FORTRAN dont les algorithmes de base sont, dans la première partie du projet, particule-particule et, dans la seconde, particule-particulejparticule-maille. L'auteur a également modifié des codes IDL et UNIX. Enfin, le projet nécessita des centaines de simulations d 'amas isolés dont les résultats ont été analysés en collaboration avec les membres du groupe de recherche et soumis pour publication (Barai, Brito & Martel 2009). Les résultats principaux des simulations décrites dans ce document sont: 1) la destruction des galaxies naines par des fusions domine sur la destruction par des marées, et 2) la destruction des galaxies par des marées est suffisante pour expliquer la lumière intra-amas observée. Finalement, les résultats d 'amas isolés ont été généralisés à une région significative de l'Univers. Ainsi, l'auteur a contribué à la mise en oeuvre d'une simulation particule-particulejparticule-maille et à l'analyse commune des résultats obtenus à ce jour. Les résultats reproduisent la fonction de luminosité de Schechter, et suggèrent que l'approche utilisée est valide et que les résultats sont robustes.