Modelling Dust Processing and Evolution in Extreme Environments as seen by Herschel Space Observatory
Description
The main goal of my PhD study is to understand the dust processing that occurs during the mixing between the galactic interstellar medium and the intracluster medium. This process is of particular interest in violent phenomena such as galaxy-galaxy interactions or the 'Ram Pressure Stripping' due to the infalling of a galaxy towards the cluster centre. Initially, I focus my attention to the problem of dust destruction and heating processes, re-visiting the available models in literature. I particularly stress on the cases of extreme environments such as a hot coronal-type gas (e.g., IGM, ICM, HIM) and supernova-generated interstellar shocks. Under these conditions small grains are destroyed on short timescales and large grains are heated by the collisions with fast electrons making the dust spectral energy distribution very different from what observed in the diffuse ISM. In order to test our models I apply them to the case of an interacting galaxy, NGC 4438. Herschel data of this galaxy indicates the presence of dust with a higher-than-expected temperature. With a multi-wavelength analysis on a pixel-by-pixel basis we show that this hot dust seems to be embedded in a hot ionised gas therefore undergoing both collisional heating and small grain destruction. Furthermore, I focus on the long-standing conundrum about the dust destruction and dust formation timescales in the Milky Way. Based on the destruction efficiency in interstellar shocks, previous estimates led to a dust lifetime shorter than the typical timescale for dust formation in AGB stars. Using a recent dust model and an updated dust processing model we re-evaluate the dust lifetime in our Galaxy. Finally, I turn my attention to the phenomenon of 'Ram Pressure Stripping'. The galaxy ESO 137-001 represents one of the best cases to study this effect. Its long H2 tail embedded in a hot and ionised tail raises questions about its possible stripping from the galaxy or formation downstream in the tail. Based on recent hydrodynamical numerical simulations, I show that the formation of H2 molecules on the surface of dust grains in the tail is a viable scenario. (author)
Abstract (French)
L'objectif principal de mon travail de these est de comprendre les processus qui agissent sur la poussiere pendant le couplage entre le milieu interstellaire galactique et le milieu intra-amas. Ce processus est d'interet particulier dans les phenomenes violents comme les interactions galaxie-galaxie ou le 'Ram Pressure Stripping' cause par la chute d'une galaxie vers le centre de l'amas. Initialement, je me suis concentre sur le probleme de la destruction de la poussiere et le processus de chauffage, en revisitant les modeles presents en litterature. J'ai particulierement insiste sur les cas des environnements extremes comme le gaz chaud de type coronale (e.g., IGM, ICM, HIM) et les chocs interstellaires generes par les supernovae. Sous ces conditions les petits grains sont detruits rapidement et les gros grains sont chauffes par les collisions avec les electrons energetiques, en rendant la distribution spectral d'energie de la poussiere tres differente de ce qu'on observe dans le milieu interstellaire diffus. Pour tester nos modeles j'ai les appliques au cas d'une galaxie en interaction, NGC 4438. Les donnees Herschel de cette galaxie indiquent la presence de la poussiere avec une temperature plus elevee de ce qu'on s'attendait. Avec une analyse a plusieurs longueurs d'onde on montre que cette poussiere chaude semble etre dans un gaz ionise et chaud et donc subir a la fois le chauffage collisionnel et la destruction des petits grains. De plus, je me suis focalise sur l'enigme de longue date a propos de la difference entre les echelles de temps de destruction et formation de la poussiere dans la Voie Lactee. Basees sur l'efficacite de destruction de la poussiere dans les chocs interstellaires, les estimations precedentes portent a une duree de vie de la poussiere plus courte que l'echelle de temps typique de sa formation dans les etoiles AGB. En utilisant un modele de poussiere recent et les dernieres estimations pour l'evolution de la poussiere, on a reevalue la duree de vie de la poussiere dans notre Galaxie. Finalement, j'ai tourne mon attention au phenomene de 'Ram Pressure Stripping'. La galaxie ESO 137-001 represente un des meilleurs cas pour etudier cet effet. Sa longue queue H2 integree dans une queue de gaz chaud et ionise souleve des questions sur son possible arrachement de la galaxie ou sa formation en aval dans la queue. Base sur des recentes simulations numeriques, j'ai montre que la formation des molecules de H2 sur la surface des grains dans la queue est un scenario viable. (auteur)
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Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- Modelisation de processus qui agissent sur la poussiere et de son evolution dans les regions extremes comme observe pas Herschel Space Observatory
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 234 p.
- Report number
- FRNC-TH--11675
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 52054003
- Subject category
- S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ABUNDANCE; COLLISIONS; COMPUTERIZED SIMULATION; COSMIC DUST; COSMIC GASES; EMISSION SPECTRA; GALAXY CLUSTERS; HEATING; HYDROGEN; INTERACTIONS; INTERSTELLAR SPACE; LIFE CYCLE; MILKY WAY; SHOCK WAVES; SPUTTERING; SUPERNOVAE
- Descriptors DEC
- BINARY STARS; DUSTS; ELEMENTS; ERUPTIVE VARIABLE STARS; FLUIDS; GALAXIES; GASES; NONMETALS; SIMULATION; SPACE; SPECTRA; STARS; VARIABLE STARS
Optional Information
- Notes
- 268 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses