Astronomy and Astrophysics – Astrophysics
Scientific paper
Jun 2000
adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2000phdt.........3h&link_type=abstract
PhD Thesis, Laboratoire d'Astrophysique de Toulouse,Observatoire Midi-Pyrénées, 14 AvenueEdouard Belin, 31400 Toulouse, eva@ast.
Astronomy and Astrophysics
Astrophysics
Scientific paper
Cette thèse porte sur l'étude de l'évolution des quasars. Elle en aborde certains aspects théoriques et observationnels, ainsi que la construction des grands échantillons de quasars dans le but à long terme de combiner le tout dans un test cosmologique géométrique pour déterminer les valeurs des paramètres cosmologiques Omega et Lambda. Les paramètres cosmologiques Omegaspan>et Lambdaspan>décrivent la géométrie globale de l'Univers. En faisant des hypothèses raisonnables sur la distribution spatiale et l'évolution des objets astrophysiques (galaxies, amas des galaxies, quasars), on peut déterminer les valeurs de ces paramètres qui sont cohérentes avec ces hypothèses. Les tests cosmologiques traditionnels ont besoin de ''chandelles standards'', objets dont les propriétés intrinsèques sont indépendantes des distances. De tels objets sont probablement fictifs. Néanmoins, certains de ces tests cosmologiques peuvent être adaptés si l'évolution individuelle, ou au moins l'évolution statistique d'une population d'objets est connue. La question de la nature de l'évolution des quasars a très vite été posée et des réponses ''phénoménologiques'' ont d'abord été données. Ces réponses ne faisaient que donner une forme mathématique à l'évolution mais n'expliquaient rien de la physique duphénomène. Les premières tentatives de construction d'un modèle physique, liées au processus d'accrétion sur un trou noir et à la théorie de la formation de l'Univers ont commencé à la fin des années 80. Depuis, des dizaines de modèles tentent d'expliquer les observations, qui sont les résultats de l'étude d'objets de plus en plus nombreux. Au cours de cette thèse, le test V/Vmax a été appliqué sur l'échantillon du Large Bright Quasar Survey en montrant 1) que l'échantillon était biaisé à cause des critères de sélection et 2) que la (simple) loi de Pure Evolution en Luminosité n'était pas une bonne approximation à tout redshift mais qu'elle décrivait assez bien l'évolution des quasars jusqu'à z ~2 . Pour ces deux raisons, une méthode de sélection de candidats quasars efficace à tout redshift a été mise au point et des modèles théoriques de formation et évolution des quasars ont été développés. Cette technique de sélection de candidats quasars, développée pour les besoins du projet spectroscopique VIRMOS , est basée sur la méthode des redshifts photométriques, qui consiste à comparer la distribution d'énergie spectrale observée (photométrie dans plusieurs filtres) avec celle calculée pour des spectres-modèles. Dans le cas de la sélection de candidats quasars, la photométrie des objets (en principe ponctuels mais ceci n'est pas nécessaire) est comparée à des spectres simulés de quasars et à une série de spectres réels d'étoiles. Le meilleur ajustement (Chi2 minimum) permet alors de caractériser un objet comme candidat étoile ou candidat quasar. Cette méthode peut, en principe, fournir des catalogues qui ne sont pas biaisés en redshift et qui ont une grande complétude. En même temps, une estimation du redshift (photométrique) des candidats quasars est donnée, en dirigeant ainsi la spectroscopie vers l'optique ou l'infrarouge. Dans la partie théorique, des modèles de formation et d'évolution de quasars ont été développés ou sont en cours de développement. Depuis peu de temps des indices de l'existence de trous noirs plus ou moins massifs au centre de beaucoup de galaxies, même normales, se sont accumulés. D'une part, un modèle analytique est en cours de développement en collaboration avec l'Université de Barcelona. Ce modèle a initialement été développé pour étudier la formation et évolution des galaxies. Au cours de cette thèse, nous avons contacté l'équipe de E. Salvador-Solé et je leur ai proposé d'incorporer des Trous Noirs Massifs dans les galaxies et d'étudier, ainsi, la naissance et l'évolution des quasars. Un modèle d'accrétion autour d'un trou noir massif a alors été implementé dans le code d'évolution des galaxies. Ce modèle sera opérationnel au début de l'automne et fera des prédictions sur l'évolution de la fonction de luminosité des quasars, leur connexion aux galaxies Seyfert et aux starbursts, leur durée de vie et leur pourcentage dans les différent types de galaxies. Le grand intérêt du modèle sera la sortie, en même temps, d'une fonction de luminosité pour les quasars et de l'histoire du taux de formation stellaire, deux phénomènes qui pourront être étudiés simultanément. Par ailleurs, j'ai développé un modèle analytique basé sur les instabilités des disques d'accrétion, en collaboration avec A. Siemiginowska et M. Elvis du CfA, Cambridge, USA, donnant des résultats satisfaisants sur la fonction de luminosité des quasars à grand redshift. L'hypothèse d'une relation linéaire entre les masses du trou noir central et du halo de matière noire qui l'héberge a été rejetée. Le même modèle impose des contraintes sur la valeur de l'exposant du spectre de puissance primordial, P(k), qui décrit les fluctuations primordiales.
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