GEPI

De la conception instrumentale
à l’exploitation des observables
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Nouveaux arrivants dans l’équipe Physique des galaxies et cosmologie

À l’automne 2011, deux doctorantes et un chercheur post-doc sont venus renforcer les rangs de l’équipe « Physique des galaxies et cosmologie ». Karen Disseau (à gauche sur la photo) travaille sur le site de Meudon, Francesco Shankar et Rossella Licitra (respectivement au centre et à droite) travaillent eux sur le site de Paris. Chacun d’eux présente son parcours.

 Karen Disseau

Je commence cette année une thèse sous la direction de François Hammer et Mathieu Puech, que j’ai eu la chance de rencontrer lors de mon stage de M2 Recherche en 2010 qui clôturait un cycle d’étude à l’Université Paul Sabatier à Toulouse. Après ce M2, j’ai complété ma formation en effectuant au sein de l’Observatoire de Paris-Meudon le M2 professionnel Outils et Système de l’Astronomie et de l’Espace. Je souhaitais grâce à cette double formation acquérir des connaissances et compétences à la fois en astrophysique fondamentale et en ingénierie et instrumentation sol. Science et Instrumentation se nourrissent l’un l’autre et je souhaitais m’engager sur un sujet de thèse qui m’apporte la légitimité de me positionner sur un poste interfaçant les deux milieux ingénierie et recherche.

Le sujet principal de ma thèse s’articule autour d’un projet instrumental de spectrographe multi-objet pour les E-ELT. Après une première sélection par l’ESO des instruments HARMONI et MICADO, qui avait laissé de côté les deux instruments EAGLE et OPTIMOS-EVE, auxquels le GEPI avait fortement contribué, l’étude d’un tel ELT/MOS se poursuit. Il requiert une redéfinition précise du besoin scientifique et des contraintes instrumentales, l’étude des besoins en optique adaptative, et l’optimisation des méthodes de réduction et de traitement des données produites par l’instrument, en particulier les procédures de soustraction de ciel.

Parallèlement à ce thème instrumental, un volet purement scientifique de ma thèse consiste en l’étude des galaxies à faible brillance de surface, dites galaxies LSB (Low Surface Brightness), dans l’Univers distant. Celles-ci ont été largement étudiées dans l’Univers proche grâce aux relevés du SDSS, et leurs propriétés singulières (en particulier faibles taux de formation stellaire, faibles métallicités et grandes quantité de gaz neutre) laissent penser qu’il s’agit de systèmes peu évolués, que l’on s’attend donc à retrouver dans l’Univers à des âges plus reculés. Leur recherche dans des champs plus profonds comme les champs GOODS et Ultra Deep Field, observés par le HST, est totalement novatrice et prometteuse, grâce à de nouvelles observations profondes en infrarouge, effectuées récemment dans le cadre du relevé CANDELS, avec la caméra WFC3. Ces données multi-longueur d’onde devraient permettre l’établissement d’un échantillon représentatif de cette population de galaxies LSB à des redshifts jusqu’à z=1, et l’étude de l’évolution de la densité numérique de ces objets et de leurs propriétés physico-chimiques.


 Rossella Licitra

J’ai soutenu mon Master en juillet 2011 à l’Université de Naples, où j’ai fait toutes mes études. En particulier, je me suis focalisée sur l’étude de l’évolution des galaxies à haut redshift : après avoir determiné les redshifts photométriques par l’ajustement de la distribution d’énergie spectrale (SED), j’ai étudié l’évolution de la masse stellaire et le taux de formation stellaire en fonction du temps de z∼3 jusqu’à aujourd’hui.

Je viens de commencer mon doctorat en octobre au GEPI sous la direction de Simona Mei et je suis en train de développer une méthode pour reconnaître les amas de galaxies : l’idée principale se base sur l’évidence observationnelle que les amas riches sont caractérisés par une séquence rouge dans le diagramme couleur-magnitude, due à la concentration typique de galaxies précoces dans les régions les plus internes des amas. En reconnaissant cette séquence, il est possible de chercher des régions très denses et de localiser les membres des amas à travers leur distribution spatiale et en redshift, en utilisant notamment les redshifts photométriques pour décider si une galaxie appartient à un amas. Ensuite, je pourrai étudier les amas et leurs propriétés.


 Francesco Shankar

Je suis diplômé de l’Université de Rome « Tor Vergata », et j’ai obtenu mon doctorat à l’Institut d’Études Avancées (ISAS/SISSA) de Trieste. J’ai ensuite déménagé aux États-Unis avec une bourse de recherche à l’Université de l’état d’Ohio. Après cela, je suis revenu en Europe, en tant que post-doc au Max Planck Institut für Astrophysik à Munich. J’y ai reçu après quelques mois une bourse Alexander von Humboldt. Actuellement, je suis boursier Marie Curie à l’Observatoire de Paris-GEPI.

Ma recherche a porté sur les principaux aspects de l’évolution de la population de trous noirs super-massifs, pour comprendre l’origine du lien évident qu’ils ont avec leurs galaxies hôtes et les halos de matière noire. Mon approche est de travailler avec une grande variété de données pour déterminer, indépendamment de modèles spécifiques, des contraintes fermes sur la façon dont trous noirs et galaxies ont dû évoluer, ou co-évoluer, au sein de leurs halos de matière noire. Ma recherche actuelle est ainsi menée en étroite interaction avec plusieurs observateurs. Plus précisément, je me suis intéressé à l’occupation des halos, à la modélisation semi-analytique des trous noirs et l’évolution des galaxies, des noyaux actifs de galaxies (AGN) et du galaxy clustering, du background en rayons X, de l’univers à grand redshift, de la relation masse-métallicité et des vents galactiques, en étudiant la structure et les propriétés statistiques des hôtes de trou noir massif dans le Sloan Digital Sky Survey, et en apportant des contraintes aux propriétés générales des quasars Broad Absorption Line.

Actuellement et dans les 5 à 10 prochaines années, un grand nombre de données sont et seront disponibles pour l’Observatoire de Paris, et en particulier au laboratoire GEPI. Mes collaborateurs directs, Simona Mei et Marc Huertas-Company, sont impliqués dans les grands relevés de galaxies massives de l’Univers local, à redshift intermédiaire (Next Generation Virgo Cluster Survey, NGVS), et à redshift élevé (GTO ACS, HAWKI high redshift survey). Mon travail et mon expérience avérée de la distribution d’occupation de halo (HOD) et des modèles semi-analytiques (SAM) de trous noirs et de la formation des galaxies permettra à l’Observatoire de Paris de cultiver et développer au fil des ans l’art de la modélisation semi-analytique, un outil précieux pour exploiter les grandes quantités de données disponibles, en les replaçant dans le contexte théorique approprié et de faire des prédictions pour les futurs relevés.

D’autre part, je suis impliqué dans l’action de synergie « Structuration de l’Univers », une collaboration étroite entre les observateurs et scientifiques numériques, entre le GEPI et le LUTH. Je développe donc de nouveaux modèles (HOD/SAM) pour étudier l’évolution des galaxies, également en collaboration avec Marseille, l’IAP et le CEA, pour suivre le mapping entre les galaxies et les halos à travers le temps, et sonder les liens entre les disques clumpy à grand z avec les bulbes et les AGN. J’organise également des réunions régulières entre le GEPI et le LERMA à Paris, ainsi que l’« Astrocafé » qui permet à tous les participants de rester à jour avec la littérature scientifique.

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