Influence de la dynamique gravitationnelle sur la formation des galaxies
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Our Universe seems to be made essentially by dark matter, whose gravitational effects are very important, in many astrophysical and cosmological processes. In this Universe, with cosmological parameters known with a still low accuracy, the main mechanisms governing galaxy formation are still not very well known: gas falls inside dark matter potential wells, cools, forms stars that then evolve, heat the interstellar medium, eject gaz and heavy elements. This complex succesion of physicals phenomens, is usually studied by what is called "semi-analytical methods", that modelize them in a simple way. As for dark matter, it is analytically studied in "linear" or "weakly nonlinear" regims, or with numerical simulations. In this thesis, we combine those two differents complementary aspects: N-body simulations and semi-analytical methods. With the use of a N-body code called "tree-code", written and optimized for massively parallels architectures, as Cray T3E for example, we simulated dark matter evolution in several cosmological models. We have first studied dark matter statistical and dynamical properties (mass distribution, merging, fragmentation, etc. . ) and compared our results with theoretical models, for example to the " Press & Schechter" formalism. In hierarchical models of structure formation that we studied, less massive objects form earlier, and then merge in more and more massive ones. Those dark matter halos merging processes can be represented by a tree, that we called "meging tree of the dark matter halos". We coupled this representation of dark matter to semi-analytical methods, to modelize, in this tree, gaz evolution and galaxy formation; and get very encouraging first results while comparing them to observations.
Abstract FR:
L'Univers semble être essentiellement constitué de "matière sombre", dont l'action gravitationnelle est très importante, dans nombres de processus astrophysiques ou cosmologiques. Dans cet Univers, aux paramètres cosmologiques déterminés avec une faible précision, les principaux mécanismes régissant la formation des galaxies sont encore mal connus : le gaz tombe dans les puits de potentiel de cette matière sombre, se refroidit, forme des étoiles, qui évoluent ensuite, réchauffent le milieu, éjectent gaz et métaux. Cette série complexe de phénomènes physiques est usuellement étudiée par des méthodes semi-analytiques, qui les modélisent de façon simple. La matière sombre est, quant à elle, étudiée analytiquement dans les régimes dits " linéaires " ou " faiblement non-linéaires ", ou bien à l'aide de simulations numériques. Dans cette thèse, nous combinons quant à nous deux approches orthogonales à priori : les simulations à N-corps et ces méthodes semi-analytiques. A l'aide d'un code à N-corps appelé " code en arbre " écrit et optimisé pour architectures massivement parallèles, nous avons simulé l'évolution de la matière sombre dans plusieurs modèles cosmologiques d'Univers. Nous avons étudié ses propriétés statistiques et dynamiques (distribution en masse, fusion, fragmentation, etc. . ) et comparé les résultats obtenus à divers modèles théoriques, tels que le " formalisme Press & Schechter " par exemple. Dans les modèles hiérarchique de formation des structures que nous étudions, les objets les moins massifs se forment le plus tôt, et fusionnent en objets de plus en plus massifs. Ces processus de fusion des " halos " de matière, sombre peuvent se représenter sous la forme d'un arbre, appelé " arbre de fusions des halos ". Nous avons couplé cette représentation de la matière sombre aux méthodes semi-analytiques, pour modéliser, dans cet arbre, l'évolution du gaz, et la formation des galaxies. Les comparaisons de nos premiers résultats aux observations sont très encourageantes pour la suite de ces travaux.