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Résumé de soumission

Il y a près de dix ans, on pensait que l'histoire moyenne de la formation d'étoiles des galaxies aux échelles cosmologiques avait été relativement bien contrainte par les données optiques et UV. Peu de temps après, les observations à 15 microns de la caméra ISOCAM, à bord du satellite infrarouge ISO, et les résultats au sol de SCUBA dans le sub-millimétrique, produisirent une révolution dans le domaine en révélant que les galaxies Lumineuses et Ultra-lumineuses dans l'infrarouge (IR) étaient bien plus fréquentes dans le passé qu'aujourd'hui. Ces galaxies forment leurs étoiles à un rythme très élevé et rayonnent la majorité de leur énergie dans l'IR du fait de l'absorption par la poussière. Ces études ont permis de réévaluer l'histoire globale de la formation d'étoiles à z?2 et d'identifier les sources à l'origine de la majeure partie du fond diffus extragalactique IR. L'observatoire IR suivant, Spitzer, en combinaison avec des observations multi-longueurs d'ondes visant des régions spécifiques du ciel, et avec l'aide du satellite UV GALEX, a conduit à une seconde révolution dans ce domaine: l'abondance des noyaux actifs de galaxies (AGN) avait largement été sous-estimée dans les galaxies massives distantes, même quand les sondages les plus profonds en X ont été utilisés; les galaxies se comportent d'une manière apparemment anti-hiérarchique, les galaxies les plus massives ont formé leurs étoiles le plus tôt dans l'histoire de l'univers puis ont brutalement arrêté depuis, mais les effets d'environnement et les AGNs supposés arrêter la formation d'étoiles, soit l'accélèrent, pour les premiers, soit l'accompagnent, pour les seconds. Ces découvertes sur la formation/évolution des galaxies ont été principalement réalisées par les membres de l'équipe de cette proposition à l'ANR, ayant ainsi joué un rôle de premier plan à l'échelle internationale. Mais surtout, nous avons démontré avec d'autres que la luminosité en IR lointain (et donc le taux de formation d'étoiles, SFR), des galaxies distantes (z?1) ne pouvait pas être extrapolée de manière fiable à partir de données à d'autres longueurs d'ondes, que ce soit l'optique-UV, l'IR moyen ou le sub-millimétrique. En partie parfois à cause de la présence d'AGNs enfouis (Compton Thick). Ainsi, plusieurs questions clé sur la formation/évolution des galaxies restent ouvertes, comme le taux moyen de formation d'étoiles des galaxies en fonction du redshift ou la fréquence des AGNs dans le coeur des galaxies et leur lien avec la formation d'étoiles ou son interruption. Quand le satellite Herschel, qui sera lancé le 12 Avril 2009, réalisera les images les plus profondes du ciel dans l'IR lointain, il deviendra possible pour la première fois d'aborder ces questions ouvertes en mesurant la luminosité bolométrique des galaxies distantes produite non seulement par les étoiles jeunes, mais aussi les trous noirs supermassifs actifs. Une équipe internationale (PI David Elbaz; il s'agit du seul Programme Clé du Temps Ouvert sur Herschel dont le PI soit Français) a obtenu une fraction considérable du temps d'observation sur Herschel pour réaliser des observations cruciales dans une région du ciel où les données aux autres longueurs d'ondes ont déjà été obtenues. La composante française de cette équipe, à l'origine de cette demande ANR, bénéficiera de l'expertise des collègues étrangers, mais devra faire face à la compétition à l'intérieur même de l'équipe, sachant en particulier que la composante américaine va recevoir un financement conséquent sur ce projet spécifique. Afin de permettre à l'équipe française d'extraire les informations observationnelles clés d'Herschel et d'utiliser/réaliser les outils de modélisation nécessaires pour leur interprétation, il est impératif que, en France aussi, de jeunes chercheurs (postdocs ANR et étudiants en thèse financés par d'autres ressources) soient impliqués dans ce programme. Les objectifs scientifiques principaux de cette ANR reposent sur les observations du programme clé de temps ouvert GOODS-Herschel dont nous sommes leaders: (A) La résolution de l'essentiel de l'histoire de la formation d'étoiles jusqu'à un redshift de z~4 dans le régime inexploré des galaxies normales jusqu'à z~1 et des galaxies lumineuses et ultra-lumineuses en IR jusqu'à z~2 et 4 respectivement. Et la modélisation associée. (B) L'dentification des AGN enfouis responsables des 30% encore non résolus du fond diffus extragalactique en rayons X et étude de leur lien avec la formation/interruption d'étoiles dans les galaxies massives. Cela sera fait en cherchant les galaxies présentant un excès en IR moyen, en utilisant et développant une technique validée statistiquement (stacking) (C) L'dentification des sources responsables du fond diffus extragalactique infrarouge, second en intensité après le CMB et qui contient la majorité de l'énergie rayonnée par la formation d'étoiles au cours de l'histoire de l'univers.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

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Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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