Morphological evolution of sub-M* galaxies and instrumental constraints for an ELT-MOS.
Evolution morphologique des galaxies sub-M* et contraintes instrumentales pour un ELT-MOS.
Résumé
The first part of this manuscript is dedicated to low mass and low surface brightness galaxies (LSB). To avoid methodological pitfalls, I have studied the morphology of two complete samples of local and distant galaxies representative of the galaxy population with masses larger than the one of the LMC at two epochs of the Universe. I found that local sub-M* galaxies at follow a similar Hubble sequence than their massive counterparts though with a larger number of peculiar galaxies and LSB galaxies. These trends persist at z~0.5, suggesting that sub-M* galaxies have not reached yet a relaxed stage, contrary to their more massive counterparts. This study put in evidence that 10% of sub-M* galaxies at z~0.5 have low surface brightness discs with clumpy and disturbed features. More surprinsinly, their disc scalelenghs are comparable to the one of M31 while their stellar mass are close to that of the LMC. In the second part of this manuscript I expose my contribution to the preparatory study of MOSAIC, a new MOS concept for the E-ELT. Using an end-to-end instrumental simulator, I show that the Ly-alpha line should be detected in only 10 hours of integration time in galaxies at z~9 up to J~29 using integrated spectroscopy and up to J~30 using MOAO-fed IFUs. IFUs are necessary to detect the UV absorption lines in galaxy spectra up to J~27 in 40 hours of integration time. These results are used to constrain the top level requirements of the instrument, especially the optimal IFU pixel size. They also are very promising and show that a MOS is essential on the E-ELT to shed new light on galaxy populations at z>>1.
La première partie de cette thèse présente l'étude morphologique de deux échantillons de galaxies locales et distantes représentatifs de la population de galaxies de masses supérieures à la masse du LMC à deux époques de l'Univers. Cette étude met en évidence que les galaxies sub-M* locales suivent une séquence de Hubble similaire à celle des galaxies plus massives, avec cependant un plus grand nombre de galaxies particulières et de galaxies LSB, tendance qui persiste à z~0,5, suggérant que les galaxies sub-M* n'ont pas encore atteint leur stade de relaxation. 10% des galaxies sub-M* à disque à z~0,5 se sont révélées LSB, arborant des morphologies perturbées et des rayons d'échelle de disque comparable à celui de M31 alors que leur masse stellaire est proche de celle du Grand Nuage de Magellan. La deuxième partie de cette thèse s'inscrit dans l'étude préparatoire de MOSAIC, un concept de MOS intégral de champ pour l'E-ELT. Des simulations end-to-end de galaxies à z~7 à 9 montrent que la raie Ly-alpha et le break Lyman pourraient être détectés jusqu'à des magnitudes J~29 et 27 en 10 heures de pose avec de la spectroscopie intégrée n'utilisant que la GLAO du télescope alors que le l'utilisation d'IFUs assistés par MOAO s'avère nécessaire pour détecter les raies UV dans des galaxies jusqu'à des magnitudes 27 en 40 heures de pose. Ces résultats prometteurs, qui ont contribué à contraindre les spécifications haut-niveau de l'instrument, confirment la nécessité d'un MOS sur l'E-ELT pour apporter une nouvelle lumière sur les premières populations de galaxies.