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Projet de these :Couplage gaz-etoiles dans les galaxies activesIlestadmisaujourd’huiquelaplupartdesgalaxiesdel’Universprochecontiennenten leur centre un trou noir supermassif de quelques millions a quelques milliards demasses solaires [1],[2]. Par contre les modes de formation et l’evolution de ces ob-jets sont encore mal connus. Apres qu’un trou noir se soit forme, il lui est possibled’accreter de la masse de provenance diverses : du gaz ayant perdu son momentangulaire, de la matiere stellaire provenant d’etoiles en orbite radial, etc... A terme,cette accretion peut donner lieu a une activite nucleaire, qui s’illustre par le rayon-nement d’uneenorme quantite d’energie et l’ejection de matiere sous forme de ventsou de jets. Les facteurs conduisant au declenchement de l’activite dans une ga-laxie et determinant sa duree et son arrˆet font l’objet d’un debat actif, entre autresdans le cas des galaxies actives proches et peu lumineuses comme les galaxies deSeyfert. Ces galaxies representent environ 10 a 20% des galaxies proches, et ellesdetiennent certainement des cles importantes pour comprendre les processus mis enjeu dans les noyaux actifs de galaxie (AGN). En particulier, leur proximite permetuneetudedetaillee,spatialementresolue,desregionss’etendantdequelquesdizainesde parsecs a un kilo-parsec du noyau, qui jouent un rˆole fondamental dans de nom-breux scenarios essayant d’expliquer le transfert du gaz des regions ...
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Projetdeth`ese: Couplagegaz-e´toilesdanslesgalaxiesactives
Il est admis aujourd’hui que la plupart des galaxies de l’Univers proche contiennent enleurcentreuntrounoirsupermassifdequelquesmillionsa`quelquesmilliardsde massessolaires[1],[2].Parcontrelesmodesdeformationetl’´evolutiondecesob-jetssontencoremalconnus.Apr`esqu’untrounoirsesoitform´e,illuiestpossible d’accr´eterdelamassedeprovenancediverses:dugazayantperdusonmoment angulaire,delamati`erestellaireprovenantd’e´toilesenorbiteradial,etc...Aterme, cetteaccr´etionpeutdonnerlieu`auneactivite´nucle´aire,quis’illustreparlerayon-nementd’une´enormequantite´d’e´nergieetl’´ejectiondemati`eresousformedevents oudejets.Lesfacteursconduisantaude´clenchementdel’activit´edansunega-laxieetd´eterminantsadure´eetsonarrˆetfontl’objetd’und´ebatactif,entreautres dans le cas des galaxies actives proches et peu lumineuses comme les galaxies de Seyfert.Cesgalaxiesrepr´esententenviron10a`20%desgalaxiesproches,etelles de´tiennentcertainementdescle´simportantespourcomprendrelesprocessusmisen jeudanslesnoyauxactifsdegalaxie(AGN).Enparticulier,leurproximite´permet unee´tudede´taill´ee,spatialementr´esolue,desr´egionss’´etendantdequelquesdizaines deparsecsa`unkilo-parsecdunoyau,quijouentunroˆlefondamentaldansdenom-breuxsc´enariosessayantd’expliquerletransfertdugazdesr´egionsexternesvers lesr´egionsinternesdesgalaxies.Plusieurse´tudespr´ece´dentesenimagerie(optique ouinfr-rouge)n’ontpasre´ussi`adiffe´rencierlesgalaxiesdeSeyfertdesgalaxiesnon activessurdes´echellesspatialesdel’ordredes´echellesd’inte´ractionsentregalaxies oudecellesdesbarresgalactiques[3],[4],[5].Une´etudecin´ematiquedecesgalaxies peutavoirplusdesucce`senre´ve´lantlessignaturesdeperturbationsayanteulieu danslepass´e(interactionfaibleavecuncompagnon,effetdemar´ee...)etder´ev´eler desm´ecanismesderemplissagedugazdanslekilo-parseccentral(transportdugaz aprs`deschocs...)[6],[7],[8].
Detellese´tudes,autantobservationnellesquenum´eriques,dukilo-parseccentral desgalaxiesseheurtent`aplusieursdifficulte´s: –lan´ecessit´edeprendreencomptea`lafoislescomposantesgazete´toiles, –lan´ecessit´ed’avoiracc`esnonseulementauxinformationsmorphologiques(ima-gerie)maisaussiauxinformationsdynamiques(spectroscopie)surlese´toiles et le gaz, –lacomplexite´desr´egionsquilimitelaport´eesdesobservationclassiquesen spectroscopie longue fente, –lacoexistencedanscertainsobjetsdesph´enome`nesd’´ejection(vents,jets...) aveclesphe´nome`nesd’accr´etiondontlasignatureestrecherch´ee.
LegroupeauCRALObservatoiredeLyonquim’accueilleenthe`seposse`deune combinaison unique d’expertises : en dynamique stellaire, en dynamique du gaz danslekilo-parseccentraldesgalaxiesactives,enmod´elisationdeladynamiquedu gazetdes´etoilesetenfindansl’observationdegalaxies`al’aidedestechniquesde
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spectrographieinte´graledechampsbienadapte´es`acesenvironnementscomplexes (obtention de spectres sur un champ 2D). Ainsi, un programme d’observations spec-troscopie3Davecl’instrumentSAURON,monte´aut´el´escopeWHTa´et´einite´pour e´tudierlekilo-parseccentraldesgalaxiesdeSeyfert.Leprincipalobjectifdecepro-jetSAURON/Seyfertestd’´etudierlamorphologie,ladynamiqueetlecouplagedu gazetdese´toilesdanslekilo-parseccentrald’un´echantillonsregroupantdesga-laxiesactivesetdesgalaxiesnonactivesdecontroˆle(environ50galaxiesautotal). Les deux objectifs scientifiques principaux de ce projet est de savoir si les galaxies activesetnonactivesdiff`erenta`des´echellesde100a`1000parsecsetderechercher lessignaturesdesdiffe´rentsme´canismesd’accre´tiondugaz,afin`aterme,d’identifier ou´eliminerdesm´ecanismespropose´s.
Enparall`eledeceprogrammed’observationoptique,l’ensembledesgalaxiesde l’´echantillona´et´e(ouvaˆetre)observe´parCaroleG.Mudell(UJohnMoores,Li-verpool)enHIavecleVLA.Cesobservationsradiovontnousdonneracc`esa`la morphologieeta`ladynamiquedugazdanslesre´gionsext´erieuresaunoyauactif (distancestypiquementsupe´rieuresaukilo-parsec.Unegrandepartiededutravail dethe`ses’effectueraa`l’AstrophysicsResearchInstitute(ARI),`aLiverpool,sousla direction de Carole G. Mundell.Des techniques efficaces de calibrations et d’analyses dedonn´eesoptiquessontenplaceauCRAL,parcontreiln’yaaucuneexp´erience surlesdonne´esradio.MontravailauARIconcernel’´etudedecesdonne´esradioob-tenuavecleVLA:calibration,analyse,obtentiondelacine´matiquedanslesre´gions externes.Lesm´ethodesdecalibrationdesdonn´eesradiosonttr`esdiff´erentesdecelles desdonn´eesoptiques.jevaisdoncapprendredenouvellesm´ethodespourcalibrer etanalysercesdonne´es.Cettee´tudenouspermettrad’obtenirlamorphologieetla cin´ematiquedugazneutreHIdanslesr´egionsexternesdesgalaxiesobserv´ees.Ce gazesttr`essensibleauxinteractionsexternesentregalaxies(int´eractiondemare´es, rencontreavecuncompagnon...)etilnouspermetdeconnaˆıtreavecpre´cisionlepo-tentielgravitationnela`grandee´chelle(etded´eterminerparexemplelesde´viations parrapport`aunpotentielaxisymm´etrique...).
Finalement,lacorre´lationdesdonn´eesradios(dynamiquesdesre´gionsexternes) etdesdonne´esoptiques(dynamiquedesre´gionsinternesdesgalaxies)permettra d’obtenir la dynamique du disque entier des galaxies, et ainsi de contraindre le poten-tiel gravitationnel total de chaque galaxie. Nous pourront alors comparer les struc-turesdudisqueHIetdudisqueoptiquedechaquegalaxie,rechercherlescorr´elations entrelesproprie´te´sdudisqueHIetlapr´esencedul’AGN...ettenterdere´pondre `alaquestion:lesgalaxiesdeSeyfertdiff´erent-ellesounondesgalaxiesnonactives surdese´chellesinfe´rieuresaukilo-parsec?
R´efe´rences
[1] Gebhardtet al. 2000, ApJ, 543, L5 [2] Merrit& Ferrarese 2001, ApJ, 547, 140 [3] Mulchaey& Regan, 1997, ApJ, 482, L135
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