A new method for measuring the hardness-intensity correlation (HIC) present in gamma-ray bursts (GRB) is developed. This method is used to measure the HIC for 100 single-peak gamma-ray bursts, 17 with known redshifts. The HIC is thus shown to be a consequence of energy-dependent lag times between hard and soft photons. Parameters derived from time profile fits using a modified double sigmoidal function are used to calculate a new set of lag time parameters for bursts, and these parameters are analyzed statistically to look for correlations with intrinsic GRB properties. This analysis shows that GRB red shift is related to lag times between hard and soft photons and that, to within 65% accuracy, GRB redshift can be predicted by the equation: z = 2.49 - 0.131(dpeak) - 0.473(MADS_dpeak)+ 0.143(decay_lag)

Galaxy redshift surveys are powerful probes of cosmology. Yet, in order to fully exploit the information contained in galaxy surveys, we need to improve upon our understanding of the structure formation in the Universe. Galaxies are formed/observed at late times when the density field is no longer linear so that understanding non-linearities is essential. In this thesis, we show that, at high redshifts, we can accurately model the galaxy power spectrum in redshift space by using the standard cosmological perturbation theory. Going beyond the power spectrum, we can use the three-point function, or the bispectrum, to gain important information on the early universe as well as on the galaxy formation via measurements of primordial non-Gaussianity and galaxy bias. We show that the galaxy bispectrum is more sensitive to primordial non-Gaussianities than previously recognized, making high-redshift galaxy surveys a particularly potent probe of the physics of inflation. Weak lensing offers yet another way of probing cosmology. By cross correlating the angular position of galaxies with the shear measurement from galaxy lensing or CMB lensing, we also show that one can obtain the information on cosmological distance scale, the galaxy bias, and the primordial non Gaussianity from weak lensing method. / text

Les propriétés globales des galaxies montrent une forte évolution du taux de formation stellaire et de la densité de masse stellaire à l'époque de l'assemblage des galaxies précédent le pic de formation stellaire dans l'univers, produite par plusieurs processus physiques concurrents (fusion, accrétion, rétroaction, environnement, ...). Les propriétés morphologiques des galaxies ont aussi fortement évolué à la même époque. Dans cette thèse, j'étudie comment l'évolution des propriétés morphologique est reliée aux propriétés spectrophotométriques des galaxies depuis z ~ 6. Les données spectroscopiques obtenues au sein du VIMOS Ultra Deep Survey (VUDS), un nouveau sondage spectroscopique unique de ~ 10000 galaxies entre redshift z~2 et z~6 qui fournissent un excellent moyen de sonder l'évolution galactique à travers cette époque cosmique. A partir des mes résultats, je conclus que les différentes propriétés morphologiques de galaxies à formation stellaire aux redshifts 2<z<6 montrent qu'il existe plusieurs façons pour les galaxies de se former. La grande diversité de tailles, la fraction importante de super-amas d'étoiles et de gaz très lumineux indiquant des fusions et ceux moins lumineux résultant probablement d'instabilités dans la formation des disques galactiques, avec la prévalence de galaxies irrégulières couvrant un grand domaine de masse stellaire et formation stellaire, pointent ensemble un scénario ou l'assemblage des galaxies procéde de différents méchanismes physiques. La formation des galaxies apparait plus complexe qu'un scénario simple impliquant la formation d'un disque avec de l'accrétion de gaz pourrait le faire croire. / The global properties of galaxies show a strong evolution of the star formation rate and stellar mass density at the epoch of galaxy assembly, driven by several competing physical processes (merging, accretion, feedback, environment,...). The morphological properties of galaxies are also strongly evolving over the same timescales. I investigate how the evolution of the morphological properties is connected to the spectrophotometric properties of galaxies since z~6. The spectroscopic data obtained within the VIMOS Ultra Deep Survey (VUDS), a new unique spectroscopic survey of ~10000 galaxies between redshifts z~2 and z~6 conducted at the ESO-VLT, combined with the available Hubble Space Telescope imaging surveys such as COSMOS or CANDELS provide a great way of probing galactic evolution across this cosmic epoch.From the results that I have obtained, I conclude that the different morphological properties of star-forming galaxies at 2<z<6 show that there are several mechanisms that take part in galaxy formation. The great diversity in galaxy sizes, the high number of bright two clump systems as well as faint multi-clump systems indicating merger and disk instabilities processes, respectively, and the wide range in physical properties that are populated by irregular galaxies all point to a diverse history for galaxy formation. This suggests that forming galaxies is far more complex that the simple explanation of evolution from gas accretion alone.

La découverte d'une population de galaxies submillimétrique (SMG) obscurcies par la poussière à grand décalage spectral, à l'aide de caméras submm, a révolutionné notre connaissance de l'évolution des galaxies et de la formation stellaire dans les conditions physiques extrêmes. Elles sont les flambées de formation stellaire les plus intenses dans l'Univers, approchant la limite d'Eddington et sont considérées comme les progéniteurs des galaxies actuelles les plus massives. Les modèles théoriques d'évolution de galaxies ont été remis en question par la découverte d'un grand nombre de SMGs à grand décalage spectral. Quelques unes sont fortement lentillées gravitationnelement par une galaxie. Les grands relevés extragalactiges récemment effectués en ont découvert plusieurs centaines, ouvrant de nouvelles opportunités pour observer le milieu interstellaire dans ces objets exceptionnels.Nous avons donc sélectionné un échantillon de SMG fortement lentillées à l'aide des densités de flux submm du relevé Herschel-ATLAS. À l'aide des télescopes de l'IRAM, nous avons construit un échantillon de 16 SMG détectés par la raie de l'eau. Nous avons trouvé une corrélation linéaire forte entre les luminosité d'H2O et infrarouge totale. Cela indique le rôle important du pompage IR lointain dans l'excitation des raies de l'eau. En utilisant un modèle de pompage IR lointain, nous avons obtenus les propriétés physiques du gaz et de la poussière. Nous avons montré que l'eau trace un gaz chaud et dense qui peut être étroitement lié à la formation des étoiles. Plusieurs raies d'H2O+ ont également été détectées dans trois SMG, montrant une corrélation étroite entre les luminosités des raies de H₂ O/H₂ O+ des ULIRG locales aux SMG. Le rapport de flux H2O+/H2O suggère que les rayons cosmiques provenant des activités fortes de formation stellaire sont probablement à l'origine de la chimie de l'oxygène.Nous avons observé de multiples transitions de CO dans chacune de nos SMG. Nous avons mis en évidence un effet significatif de lentillage différentiel qui peut entraîner une sous-estimation de la largeur de raie d'un facteur ~2. A l'aide d'une modélisation de type LVG et en utilisant une approche bayésienne, nous avons estimé la densité et la température du gaz, ainsi que sa densité de colonne. Nous avons ensuite mis en évidence une corrélation entre la pression thermique du gaz et l'efficacité de la formation stellaire. Nous avons également étudié les propriétés globales du gaz moléculaire et sa relation avec la formation d'étoiles ainsi que le rapport masse de gaz sur poussière et le temps d'épuisement du gaz. La détections de raies de carbone atomique dans ces SMG a étendu la corrélation linéaire locale entre luminosité des raies de CO/CI. Enfin, nous avons comparé les largeurs de raie de CO/H₂ O et constaté qu'elles étaient en bon accord. Cela suggère que les régions émettrices soient co-spatiale.Afin de comprendre les propriétés des émissions moléculaires dans ces sources, et plus généralement, leur structure et leur propriétés dynamiques, il est crucial d'acquérir des images à haute résolution angulaire. Nous avons donc observé deux sources avec ALMA/NOEMA en configuration étendue. Ces données nous permettent de reconstituer la morphologie intrinsèque de la source. Les émissions de poussière froide ont une plus petite taille en comparaison avec le gaz CO/H2 O, tandis que les deux derniers sont de taille similaire. En ajustant le modèle dynamique aux données CO, nous avons montré que ces galaxies peuvent être modélisée avec un disque en rotation, duquel nous avons pu déduire leurs masses dynamiques projetées et leurs rayons effectifs.Avec le futur NOEMA/ALMA, nous pourrons étendre ce genre d'observations à un plus grand nombre de SMG fortement amplifiées et même à des SMG non lentillées, afin d'étudier divers traceurs du gaz moléculaire et de comprendre les conditions physiques du milieux interstellaire et leur relation avec la formation des étoiles. / The discovery of a population of high-redshift dust-obscured submillimeter galaxies (SMGs) from ground-based submm cameras has revolutionised our understanding of galaxy evolution and star formation in extreme conditions. They are the strongest starbursts in the Universe approaching the Eddington limit and are believed to be the progenitors of the most massive galaxies today. However, theoretical models of galaxy evolution have even been challenged by a large number of detections of high-redshift high-redshift SMGs. A very few among them are gravitationally lensed by an intervening galaxy. Recent wide-area extragalactic surveys have discovered hundreds of such strongly lensed SMGs, opening new exciting opportunities for observing the interstellar medium in these exceptional objects.We have thus carefully selected a sample of strongly gravitational lensed SMGs based on the submm flux limit from the Herschel-ATLAS sample. Using IRAM telescopes, we have built a rich H₂ O-line-detected sample of 16 SMGs. We found a close-to-linear tight correlation between the H2O line and total infrared luminosity. This indicates the importance of far-IR pumping to the excitation of the H2O lines. Using a far-IR pumping model, we have derived the physical properties of the H2O gas and the dust. We showed that H2O lines trace a warm dense gas that may be closely related to the active star formation. Along with the H2O lines, several H2O+ lines have also been detected in three of our SMGs. We also find a tight correlation between the luminosity of the lines of H2O and H2O+ from local ULIRGs to high-redshift SMGs. The flux ratio between H2O+ and H2O suggests that cosmic rays from strong star forming activities are possibly driving the related oxygen chemistry.Another important common molecular gas tracer is the CO line. We have observed multiple transitions of the CO lines in each of our SMGs with IRAM30m telescope. By analysing the CO line profile, we discovered a significant differential lensing effect that might cause underestimation of the linewidth by a factor of ~2. Using LVG modelling and fitting the multi-J CO fluxes via a Bayesian approach, we derived gas densities and temperature, and CO column density per unit velocity gradient. We then found a correlation between the gas thermal pressure and the star formation efficiency. We have also studied the global properties of the molecular gas and its relationship with star formation. We have derived the gas to dust mass ratio and the gas depletion time, they show no difference compared with other SMGs. With the detections of atomic carbon lines in our SMGs, we extended the local linear correlation between the CO and CI line luminosity. Finally, we compared the linewidths of the CO and H2O emission line, which agree very well with each other. This suggests that the emitting regions of these two molecules are likely to be co-spatially located.In order to understand the properties of molecular emission in high-redshift SMGs, and more generally, the structure and the dynamical properties of these galaxies, it is crucial to acquire high-resolution images. We thus observed two of our brightest source with ALMA and NOEMA interferometers using their high spatial resolution configuration. These images have allowed us to reconstruct the intrinsic morphology of the sources. We compared the CO, H2O and dust emission. The cold dust emission has a smaller size compared with the CO and H2O gas, while the latter two are similar in size. By fitting the dynamical model to the CO data of the source, we have shown that the source can be modelled with a rotating disk. We derived the projected dynamical mass and the effective radius of those sources.With the future NOEMA and ALMA, we will be able to extend such kind of observations to a larger sample lensed SMGs and even to unlensed SMGs, to study various gas tracers, and to understand the physical conditions of the ISM and their relation to the star formation.

Les galaxies locales ont des propriétés différentes selon leur environnement : couleur, morphologie, fraction de gaz, etc. Cette différentiation s'est opérée durant leur formation. Les observations indiquent que ce pic d'activité de formation stellaire a eu lieu vers z=2 et que les environnements denses étaient à cette époque des lieux de formation stellaire très intense, soit l'inverse d'aujourd'hui. C'est en observant les progéniteurs des amas massifs actuels que l'on pourra comprendre l’origine de ces différences. Mais les (proto-)amas à grand z sont difficilement observables. De bons candidats sont les galaxies sub-millimétriques, qui tracent directement la formation stellaire. Grâce aux observations des satellites Planck, Herschel et Spitzer, un échantillon de 82 candidats a été construit : SPHerIC (Spitzer–Planck–Herschel infrared clusters). Ses données indiquent des sources compatibles avec les progéniteurs des amas massifs locaux. 13 de ces champs ont été observés par le CFHT. J’ai tiré parti de ces nouvelles données afin de rendre SPHerIC plus robuste. Après avoir développé un pipeline photométrique pour créer les catalogues de sources JKs, j'ai généré des cartes de densité surfacique de galaxies par tranches de couleur J-Ks. J'ai défini 8 couleurs J-Ks à partir des modèles de Berta et al. (2013) pour contraindre le redshift des galaxies. Je quantifie la coïncidence entre les positions des surdensités JKs, des surdensités IRAC-rouges et des sources SPIRE-rouges. Les diagrammes couleur-magnitude (J-Ks) vs Ks couplés aux modèles de Kodama et al. (1998) semblent indiquer la présence d’une séquence rouge à z~2 pour 12 des 13 champs. Les diagrammes couleur-couleur [3.6]-[4.5] vs (J-Ks) des sources IRAC-rouges sont eux compatibles avec les modèles de galaxies en phase de formation stellaire de Berta et al. (2013), un résultat compatible avec ceux de Planck et Herschel. Toutes les analyses de nos données photométriques convergent vers la conclusion que nos candidats sont de réelles structures à grand redshift et à formation stellaire intense. Après l'observation spectroscopique de sources SPHerIC au télescope de 30 m de l'IRAM, je confirme notamment l'existence de 2 structures à z>2. À partir des flux CO, je dérive la luminosité infrarouge et le SFR dont les valeurs semblent indiquer là encore des structures en phase de formation stellaire intense. J'ai aussi contribué au projet spatial Euclid en étudiant les variations de la PSF de la caméra VIS en fonction du type d'objet observé et de sa position sur le plan focal, et je montre que les variations sont faibles pour les étoiles et galaxies standards. / The properties of local galaxies (color, morphology, gas fraction, etc.) greatly depend on their environment. The differentiation occurred during their assembly. Current observations indicate that the peak of star formation occurred around z=2 and that dense environments used to be cradles of intense star formation, unlike today. This differentiation may be explained by observing the high-z progenitors of today’s most massive systems. However, such sources are rare. Good candidates are sub-millimeter galaxies, because they directly trace star formation. A sample of 82 such candidates named SPHerIC (Spitzer–Planck–Herschel infrared clusters) was made from the data of these three satellites. From them, 13 have been observer by the CFHT. I extracted as much information as I could from those new data in order to make SPHerIC more robust. After making JKs source catalogs with a self-made photometric pipeline, I made galaxy surface density maps in J–Ks color slices. I defined 8 colors using Berta et al. (2013) galaxy templates to constrain the redshift of galaxies. I show the coincidence between the position of JKs and IRAC-red overdensities with the position of SPIRE red sources. JKs color–magnitude diagrams (J–Ks vs Ks) along with models from Kodama et al. (1998) may exhibit a z~2 red sequence in 12 out of 13 fields. NIR color–color diagrams ([3.6]–[4.5] vs J–Ks) of IRAC-red sources are compatible with starforming models from Berta et al. (2013), also compatible with Planck and Herschel results. The analyses of our photometric data all converge toward the fact that our candidates are genuine high-z star-forming structures. From spectroscopic observations at the IRAM/30m telescope, I confirm for instance 2 structures at z>2. Infrared luminosities and SFRs derived from CO fluxes are consistent with high-SFR sources. In parallel, I have been involved in the Euclid Consortium. I studied the PSF variations of the VIS imager w.r.t. the spectral type of observed objects and their position on the focal plane. I show there is a limited impact on the PSF as long as the stars and galaxies are standard.

Cette thèse explore la question ouverte des mécanismes selon lesquels les galaxies lointaines évoluent au cours du temps. Elle se concentre sur l’étude des galaxies irrégulières et sur la cause de l’évolution en taille des galaxies passives et compactes. Bien que des régions de formation stellaire très lumineuses (clumps) soient observées dans les galaxies irrégulières depuis longtemps, leur nature et évolution sont encore débattues. Les instabilités gravitationnelles des disques ont été proposées comme la cause principale pour la formation in-situ des clumps, même si certains d’entre eux pourraient avoir une origine ex-situ. De plus, il n’est pas encore clair s’ils peuvent vivre longtemps ou si les vents stellaires les détruisent rapidement. À partir de l’étude détaillée d’un clump très jeune que nous avons découvert dans le disque d’une galaxie à redshift z~2 et de l’analyse d’un échantillon statistique, j’ai conclu que les clumps peuvent se former in-situ et qu’ils vivent typiquement 500 Myr. Ce résultat conforte les simulations numériques qui indiquent que les clumps ont un rôle important pour la croissance de leur noyau. Cela pourrait stabiliser le disque et y avoir un lien avec la formation des galaxies compactes et passives qui ont été decouvertes à haut redshift. Elles ont des tailles significativement plus petites, à masse égale, que celles de leurs homologues locales. Cette découverte a déclenché un débat concernant les possibles mécanismes qui peuvent augmenter leur taille sans altérer leur masse. J’ai analysé un échantillon de 32 galaxies et j’ai conclu que des multiples fusions mineures pourraient être les responsables principaux de leur evolution temporelle / This thesis explores the still unanswered question of how distant galaxies evolve through cosmic time: on one side it focuses on star-forming clumpy galaxies, on the other it investigates the size evolution of passive compact ones. Despite star forming clumps have been observed in high-redshift irregular galaxies since a while, their nature and fate are still highly debated. Violent gravitational disk instability in gas-rich, turbulent galaxies has been proposed as the main cause for in-situ clumps formation, although a fraction of them might have an ex-situ origin. Furthermore, clumps contribution to galaxy evolution is highly debated: it is not clear yet if they are long-lived or if stellar feedback rapidly disrupts them. From both the in-depth study of an extremely young clump that we discovered in the disk of a galaxy at redshift z ~ 2, and the analysis of a full statistical sample, I concluded that at least some clumps form in-situ due to violent disk instability and that they typically live ~ 500 Myr. This supports numerical simulations indicating that clumps are longlived and could play an important role in bulge growth. This might stabilize the disk, quench star formation and have therefore a link with the formation of the compact and passive galaxies that have been observed at high redshift. They have significant smaller sizes, at fixed stellar mass, than local counterparts. This discovery has ignited an important debate concerning the possible mechanisms that could inflate the galaxy sizes without altering much their mass. I analyzed a sample of 32 galaxies and I concluded that multiple minor mergers could be the main drivers of their observed time evolution

Dans l’Univers, on observe des galaxies lointaines ne formant plus d’étoiles, mais les astrophysiciens n’ont pas encore identifié avec certitude les phénomènes physiques à l’origine de leur “mort”. Pour apporter des éléments de réponse, je me suis penchée sur l’étude de phénomènes qui pourraient y jouer un rôle : les processus de rétroaction des étoiles et des trous noirs supermassifs actifs, la formation stellaire, et les vents galactiques. Le Chapitre 1 présente toutes les notions nécessaires à la compréhension du problème : les caractéristiques des galaxies typiques de l’Univers proche et lointain ; les vents galactiques ; la mort des galaxies; les trous noirs supermassifs actifs (noyaux actifs de galaxies, AGN) et les étoiles ; et leur rétroaction. Dans le Chapitre 2, je présente les techniques numériques utilisées : le code de simulations astrophysiques RAMSES et le code de transfert radiatif Cloudy, que j’ai utilisé pour développer une méthode de calcul de l’état d’ionisation d’une galaxie, détaillée au Chapitre 3. Le Chapitre 4 étudie le couplage entre les trous noirs actifs et les étoiles, avec le projet POGO, Origines Physiques des Vents Galactiques. Durant cette thèse, j’ai montré que les trous noirs actifs n’étaient pas en mesure de tuer subitement leur hôte, même en prenant en compte la rétroaction des étoiles, et que leur couplage peut réduire ou renforcer les vents dans les galaxies en fonction de leur masse. Le Chapitre 5 fait un état de l’art du domaine avant et pendant mon doctorat, reprend les conclusions de cette thèse et donne quelques perspectives, notamment en ce qui concerne le rôle additionnel des rayons cosmiques dans la mort des galaxies / In the Universe, we observe galaxies forming no, or almost no, stars anymore, but astrophysicists do not know yet what physical mechanisms cause their “death”. To give clues to solve the problem, I studied feedback processes from stars and active supermassive black holes, star formation and galactic outflows. Chapter 1 presents all the notions to understand the problem: the characteristics of typical galaxies in the local and distant Universe, galactic outflows, galaxy death, active supermassive black holes, stars, and their feedback processes. In Chapter 2, I describe the numerical techniques I used: the simulation code RAMSES, and the radiative transfer code Cloudy, which I used to develop a computation method to get the ionization state of an entire galaxy. This method is presented in Chapter 3. Chapter 4 studies the coupling between the feedback processes of active supermassive black holes and stars, with the POGO project, Physical Origins of Galactic Outflows. During this thesis, I showed that typical active supermassive black hole cannot suddenly kill their host, even when stellar feedback processes are accounted for, and that their coupling either reduces or enhances the mass outflow rate depending on the mass of the host. In Chapter 5, I give a state-of-the-art about active supermassive black holes before and during my thesis, sum up the conclusions of the work, and give perspectives to enlarge the scope of the study, especially regarding the additional role of cosmic rays in the death of galaxies

The ignition of the first sources of light marked the end of the cosmic dark ages, an era when the Universe transitioned from the relatively simple conditions following the Big Bang to the complex tapestry of dark matter, baryons, and pervasive cosmic radiation fields we see today. To better understand this uncharted cosmic epoch, we primarily utilize hydrodynamical, N-body simulations to model the assembly of the first galaxies at redshifts greater than ten and the stars that form within them. These simulations begin from cosmological initial conditions, employ a robust, non-equilibrium chemo-thermodynamic model, and take advantage of adaptive-grid-refinement to probe the multi-scale, complex process of star formation from ab initio principles. We explore the consequences that metal enrichment has on the process of star formation, confirming the presence of a critical metallicity for low-mass star formation. To assess the observational prospects of these primeval stellar populations with next-generation telescopes, like the James Webb Space Telescope, we constrain the star formation efficiency of both metal-enriched and metal-free star formation in a typical first galaxy. We also resolve the formation of individual metal-enriched stars in simulations that ultimately began from cosmological scales, allowing meaningful comparisons between our simulations and the recently discovered ultra-faint dwarf satellite galaxies, the suspected analogs of the first galaxies in the local Universe. / text

In this thesis I used a sample of radio galaxies with 1.4GHz radio luminosity, S1.4 > 10mJy, with the aim of finding high-redshift radio galaxies in the Lockman Hole, ELAIS-N1, ELAISN2, XMM-LSS and CDFS using near-infrared data from the Spitzer Space Telescope, and in the VIMOS4/SSA22 field using near-infrared data from the UKIRT Infrared Deep Sky Survey Deep Extragalactic Survey (UKIDSS-DXS). I used these near-infrared data to filter out low redshift (z < 2) radio galaxies by only including sources with either a very faint identification or non-detection in the K−band or at 3.6μm. I then applied a radio selection criteria based on the compactness of the radio structure in the FIRST survey, to ensure that it was possible to correctly associate a near-infrared identification if detected. Using these filtering critera I reduced the sample from 498 to 220, and I obtained spectroscopic observations for 46 of these. I successfully measured redshifts for 22 of these. Four of these sources were found to have redshifts at z > 3, thus proving the efficiency of the selection. Using these spectroscopically identified sources I investigated the correlation between radio luminosity and Lyα emission line luminosity and showed that these radio sources lie on the same correlations as their more radio-luminous counterparts, suggesting that accretion rate on to the central supermassive black hole determines the power of the AGN, both in terms of photoionizing radiation and radio power. I also investigated the near infrared properties of the host galaxy for these sources. Studying the 3.6μm magnitude versus redshift, I found that many of the radio galaxies in our sample lie on a similar relation as other powerful radio sources studied by different methods, although in my selection there is a bias to the fainter end of the distribution, likely due to the selection bias that I impose. The selection criteria has led us to report on the discovery of the highest redshift radio galaxy ever found, however the robustness of the redshift should be confirmed by follow up spectroscopy as the source has KAB magnitude of ∼ 20.7 which is in an area of the K − z diagram which makes it consistent with both z∼ 1 (in the case of [Oii]) and z ∼ 5 (in the case of Lyα). Finally I determined the number density of high-redshift sources in my sample at different epochs and show that the SKADS simulation is consistent with our observed radio galaxy sample. Using this knowledge I go on to predict the number of sources for current and future near-infrared surveys, where the future appears very bright for this kind of work.

We present initial results from the first systematic survey of luminous z similar to 5.5 quasars. Quasars at z similar to 5.5, the post-reionization epoch, are crucial tools to explore the evolution of intergalactic medium, quasar evolution, and the early super-massive black hole growth. However, it has been very challenging to select quasars at redshifts 5.3 <= z <= 5.7 using conventional color selections, due to their similar optical colors to late-type stars, especially M dwarfs, resulting in a glaring redshift gap in quasar redshift distributions. We develop a new selection technique for z similar to 5.5 quasars based on optical, near-IR, and mid-IR photometric data from Sloan Digital Sky Survey (SDSS), UKIRT InfraRed Deep Sky Surveys-Large Area Survey (ULAS), VISTA Hemisphere Survey (VHS), and Wide Field Infrared Survey Explorer. From our pilot observations in the SDSS-ULAS/VHS area, we have discovered 15 new quasars at 5.3. z. 5.7 and 6 new lower redshift quasars, with SDSS z band magnitude brighter than 20.5. Including other two z similar to 5.5 quasars already published in our previous work, we now construct a uniform quasar sample at 5.3 <= z <= 5.7, with 17 quasars in a similar to 4800 square degree survey area. For further application in a larger survey area, we apply our selection pipeline to do a test selection by using the new wide field J-band photometric data from a preliminary version of the UKIRT Hemisphere Survey (UHS). We successfully discover the first UHS selected z similar to 5.5 quasar.