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Recherche et étude des premières galaxies dans l’univers – TG_REGALDIS

Résumé de soumission

L'étude de l'abondance et les propriétés des galaxies à des décalages spectraux z~7-12 est l'un des défis majeurs de la cosmologie moderne. Ces systèmes distants en pleine activité de formation stellaire pourraient être responsables d'une bonne partie de la reionisation. L?étude systématique de ces galaxies « primordiales » demande l?utilisation des nouveaux moyens d?observation depuis le sol et l?espace (ex. Herschel, VLT/Hawk-I, GTC/EMIR, HST/ WFC3), en preparation des observations futures avec ALMA. Le but de notre projet est précisément de prendre avantage sur notre accès privilégié à ces moyens observationnels (soit par des programmes d?observation récemment accordées, soit par l?accès au temps garanti) afin de construire le premier échantillon spectroscopique représentatif de galaxies à z>7, ainsi qu'un échantillon additionnel de candidats basés sur des décalages vers le rouge photométriques et/ou une sélection basée sur des observations multi-longueur d'onde. La méthode que nous proposons est similaire à celle que nous avons développée pour notre programme pilote avec ISAAC/VLT (Pello et al. 2004, Richard et al. 206) et HST/ACS+NICMOS (Kneib et al 2004, Richard et al 2008), qui utilise les amas lentilles en tant que télescopes gravitationnels. Nous proposons une exploration systématique de ce nouveau territoire d'observation encore inconnu. La couverture multi-longueur d'onde devrait nous permettre de déterminer les propriétés physiques de sources extrêmement distantes, comme le taux de formation stellaire, l'extinction, le contenu stellaire, et même peut-être la metallicité ou l'IMF. D'autres propriétés intéressantes telles que la fonction de luminosité ou la densité de luminosité pourraient être inférées à partir d'observations purement photométriques. Les résultats attendus d'un tel sondage de l'Univers à des âges cosmiques de l'ordre de ~ 450-800 millions d'années devraient avoir des implications profondes sur notre connaissance des galaxies primordiales, le processus de formation des galaxies, la reionisation et l'Univers primordial. De nouvelles données d?observation dans des champs vides (CFHT/WIRCAM WUDS Survey) et dans huit champs d?amas-lentilles seront utilisées, issues de programmes récemment acceptés avec Spitzer, Herschel, LABOCA/APEX, HAWK-I/VLT. Nous avons accès à des données Chandra en rayons X, en plus d?une base de données multi-longueur d?onde étendue , issue de nos propres observations ainsi que des archives publics, y compris des données du Télescope Spatial de Hubble. Notre projet bénéficie aussi d?un accès privilégié à une nouvelle génération de spectrographes multi-objet dans le domaine proche-IR, tels que EMIR sur le GTC ou Flamingos2/GeminiS, qui seront determinants pour la mesure precise des decalages vers le rouge et les études basées sur des raies en émission. Les galaxies candidates à z>7 seront sélectionnées aussi bien dans des champs d'amas-lentilles que dans des champs vides, à partir de l'imagerie profonde dans l?optique et le proche-IR. Des données multi-lambda (des rayons X jusqu'au mm) seront utilisées pour caractériser ces objets. Les champs d'amas-lentille en régime de « strong lensing » sont plus efficaces que les pointages actuels de champs vides pour explorer le domaine de z~ 7-12, pour la profondeur photométrique et le champ de vue typique des spectrographes à venir dans le proche-IR. Cependant, on a besoin à la fois des champs d?amas et des champs vides pour dresser un bilan complet de la Fonction de Luminosité, permettant de caractériser entièrement la formation stellaire dans l?univers primordial. Il se trouve que les sondages actuels (qu'ils soient en champ vide ou dans les champs d'amas-lentilles) sont dramatiquement petits en termes de surface effective. Pour cette raison, comme nous proposons ici, il faudrait accroître le nombre de champs de lentilles et des (grands) champs vides avec de la photométrie proche-IR profondes si on veut avoir une idée claire sur l'abondance et les propriétés physiques des galaxies qui forment des étoiles à z>7. L?établissement d?un échantillon fiable de galaxies à z~7-12 est du plus grand intérêt en vue de l?exploitation future d?ALMA, un projet dans lequel la communauté française a grandement investi.

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.

Partenaire

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Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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