(l`efficacité de) la formation d`étoiles dans l`Univers

Histoire de
(l’efficacité de)
la formation d’étoiles
dans l’Univers
Damien Le Borgne - Séminaire multi-échelles AIM - 07/03/06
Quelques questions simples
Quoi ? (l’efficacité c’est quoi au juste ?)
Comment ? (mesure du SFR sur des échelles
cosmologiques)
Quand ? (à quel redshift ? Observations et
Modèles)
Où ? (effets d’environnement ? types
spectraux ?)
QUOI ?
Peut-on mesurer l’efficacité de formation
d’étoiles à grand redshift? ...pas vraiment sans
ALMA (CO)... mais à défaut :
SFR : M*/an. Proportionnel à la masse (en
gaz) de la galaxie, pour une efficacité
donnée
SFE=SFR/Mgaz
≠
SSFR=SFR/M*
b=SFR/<SFR> ~ SFR / (2M*/tvie)
PB: SFR dépend de l’efficacité et de la quantité de
gaz disponible (=> apport de gaz ? à quel rythme ?... :
hypothèse sur l’âge d’une galaxie)
Comment ?
Mesure de SFR
modèles par synthèse spectrale (photométrie dans l’UV
ou le bleu)
calibration (OII, Halpha, IR, radio)
inversion (MOPED, etc.)
Mesure de M*
histoire de formation d’étoiles (M/LK)
IMF
QUAND ? (à quel redshift ?)
Observations :
Diagramme de Lilly / Madau
ρ*(z) (Msun/yr/Mpc3)
Madau 1996
compilation: Hopkins et al 2004,2006
Gemini Deep Deep Survey,
Juneau et al 2005
QUAND ? (à quel redshift ?)
b=SFR/<SFR> ~ SFR / (2M*/tvie)
1 Gyr
10 Gyr
Bell et al. 2005
(Autre façon de voir)
“Downsizing”
Gemini Deep Deep Survey,
Juneau et al 2005
QUAND ? (à quel redshift ?)
Modèles : SFR(z) = eff(z) x Mgaz(z)
ou loi de Schmidt ? (sSFR = eff x sgazα, avec α≈1.3)
Mgaz(z) : “closed box” model, “infall” ou merging
eff(z) :
- eff(z)=cte : SFR= A * Mgaz
- eff=f(type de Hubble) ad hoc (“monolithique”)
- efficacité proportionnelle à 1/tdyn, croissante avec z
- efficacité = C x (Msmall/Mbig) a (“hiérarchique”)
Deux approches
Hiérarchique
Somerville et al 2001 (SAM): l’efficacité
t*=1.5-3 Gyr
doit augmenter avec le redshift (merging ou 1/tdyn ?)
Rasera & Tessier 2006 (hydro):
“Monolithique”: zform>5
early types (elliptiques) : grande efficacité, petite
échelle de temps
(Gyr-1)
late types (spirales) : petite efficacité, grande
échelle de temps
=> Couleurs à z=0, comptages profonds, zphot
Où ?
Effets d’environnement/morphologie :
plus efficace dans les mergers ?
(Young et al 1999)
“bimodalité”: formation d’étoiles quasi
inexistante dans les galaxies
sphéroidales = pas de gaz (vents ?)
ou efficacité petite ?
efficacité
Séquence de Hubble ?
(paramètres=efficacité et tchute)
Mergers
“modes” de formation
d’étoiles
Continue ou avec sursauts épisodiques (car fusions,
interactions, ou instabilités) ?
Galaxies “post-Starburst” : HDS
Le Borgne et al 2006
Histoires détaillées
Post-starburst
Spirales
Elliptiques
Conclusions
En attendant mieux,
on modélise SFR=eff(z).Mgaz(z)
mais on observe SSFR=SFR/M*
Les simulations cosmologiques et l’approche
“monolithique” suggèrent une efficacité moyenne plus
grande à grand redshift. Efficacité “moyenne” 1/eff=t* ≈ 1-5
Gyr ? (Dépendente du type, et du redshift ?)
Le mode de formation d’étoiles (quiescent ou sursauts)
est encore mal connu. Signes de formation par sursauts
importants dominants à grand z. Les fusions de galaxies
augmentent l’efficacité ?