Galaxy clusters: a probe to galaxy evolution and cosmology
Description
This thesis presents some recent results concerning galaxy evolution and cosmology, based on the observation of galaxy clusters at optical wavelengths. We first introduce the main properties of galaxy clusters (Sect. 1.1) and how they can be used for cosmology within the standard cosmological model (Sect. 1.2). A large fraction of the presented results comes from the study of the DAFT/FADA galaxy cluster survey at redshifts 0.4 < z < 0.9 (Sect. 1.3). We divide our study in two parts according to the observable that is considered: galaxy luminosity or galaxy shape. The distribution of galaxy luminosities is called the galaxy luminosity function (GLF), which can be used to probe the evolution of cluster galaxies (Sect. 2.1). Computing the GLFs for a sub sample of 25 DAFT/FADA clusters, we find that faint blue star forming galaxies are quenched into red quiescent galaxies from high redshift until today. Comparing to the field shows that this transformation is more efficient in high density environments. We also study the fraction of baryons in galaxy groups and clusters (Sect. 2.2). We find that in groups, the stars contained in galaxies can reach masses of the same order as those of the intra-cluster gas, while in clusters they are usually negligible relatively to the gas. Taking both stars and gas into account we constrain the matter density parameter ΩM. Galaxy shapes are distorted by foreground objects that bend light in their vicinity. This lensing signal can be exploited to measure the mass distribution of a foreground cluster. We review the basic theory of weak lensing and shear measurement (Sect. 3.1), and then apply it to a subsample of 16 DAFT/FADA clusters, with Subaru/SuprimeCam or CFHT/MegaCam imaging (Sect. 3.2). We estimate the masses of these clusters, and take advantage of the large fields of view of our images to detect filaments and structures in the cluster vicinity, observationally supporting the hierarchical scenario of cluster growth. Finally, we detect shear peaks in Euclid-like simulations, and use their statistics as a cosmological probe, similarly to cluster counts (Sect. 3.3). We forecast the cosmological constraints that this technique will achieve when applied to the Euclid space mission, and develop a tomographic analysis that adds information from redshifts. We conclude with a discussion of our perspectives on future studies in all the fields investigated in the present thesis. (author)
Abstract (French)
Cette these presente un certain nombre de resultats recents a propos de l'evolution des galaxies et la cosmologie, a partir de l'observation d'amas de galaxies en lumiere visible. Nous introduisons d'abord les principales proprietes des amas de galaxies (Chapitre 1.1) et la facon dont ces objets permettent de contraindre le modele cosmologique standard (Chapitre 1.2). Une grande partie des resultats presentes ici ont ete obtenus a partir de l'etude du releve d'amas DAFT/FADA, qui regroupe des amas dans la gamme de decalages spectraux 0.4 < z < 0.9 (Chapitre 1.3). Cette these est separee en deux parties, chacune traitant d'une observable particuliere: la luminosite des galaxies, puis la forme des galaxies. La fonction de luminosite des galaxies, c'est-a-dire la distribution de leur luminosite, permet d'etudier l'evolution des galaxies dans les amas (Chapitre 2.1). Nous avons calcule les fonctions de luminosite pour un sous-echantillon de 25 amas DAFT/FADA, et avons montre que les galaxies faibles bleues, a fort taux de formation stellaire, evoluent en des galaxies rouges passives des hauts decalages spectraux a aujourd'hui. En comparant les fonctions de luminosite des amas a celles du champ, on observe que cette transformation est plus efficace dans les environnements denses. Nous avons egalement etudie la fraction de baryons dans les groupes et amas de galaxies (Chapitre 2.2). Nous avons remarque que dans les groupes la fraction massique d'etoiles peut atteindre des valeurs du meme ordre de grandeur que celles de la fraction de gaz intra-amas, alors que dans les amas, la fraction stellaire est generalement negligeable devant celle du gaz. En prenant en compte a la fois les etoiles et le gaz, nous avons pose des contraintes sur le parametre de densite de matiere ΩM. Les galaxies apparaissent deformees par la presence d'objets d'avant-plan qui courbent les trajectoires lumineuses a leur voisinage. Ce signal de lentille gravitationnelle peut etre exploite afin de mesurer la distribution de masse des amas d'avant-plan. Les bases du phenomene de lentille gravitationnelle faible et de la mesure du cisaillement sont introduites au Chapitre 3.1. Ces techniques sont ensuite appliquees a un sous-echantillon de 16 amas DAFT/FADA presentant des images Subaru/SuprimeCam ou CFHT/MegaCam (Chapitre 3.2). Nous avons estime la masse de ces amas, et profite de la large dimension angulaire de ces images pour detecter des filaments et des structures autour de ces amas. Cette etude valide observationnellement le scenario de croissance hierarchique des amas. Finalement, nous avons detecte les pics de cisaillement dans des simulations de type Euclid, et avons utilise leur statistique en tant que sonde cosmologique, de facon similaire aux comptages d'amas (Chapitre 3.3). Nous avons calcule les contraintes cosmologiques que cette technique pourra apporter avec les donnees de la mission spatiale Euclid, et avons developpe une approche tomographique qui ajoute l'information des decalages spectraux. Une discussion sur les developpements envisages dans les differents domaines traites conclut cette these. (auteur)
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Additional titles
- Original title (English)
- Les amas de galaxies: une sonde pour l'evolution des galaxies et la cosmologie
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 166 p.
- Report number
- FRNC-TH--11689
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 52054017
- Subject category
- S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- BARYONS; COMPUTERIZED SIMULATION; COSMOLOGICAL MODELS; GALACTIC EVOLUTION; GALAXY CLUSTERS; GRAVITATIONAL LENSES; IMAGE PROCESSING; LUMINOSITY; MASS; PHOTOMETRY; RED SHIFT; SHEAR
- Descriptors DEC
- ELEMENTARY PARTICLES; EVOLUTION; FERMIONS; HADRONS; LENSES; MATHEMATICAL MODELS; OPTICAL PROPERTIES; PHYSICAL PROPERTIES; PROCESSING; SIMULATION
Optional Information
- Notes
- 133 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses