Caractérisation des interactions entre les quasars et leur galaxie hôte

Groupe d’Astrophysique et Traitement de l’Image (ATI)
Caractérisation des interactions entre les quasars
et leur galaxie hôte
Yannick Letawe
Dissertation présentée en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences (Sciences
spatiales)
Septembre 2009
Promoteur :
Pr. Pierre Magain

2

Table des matières
Remerciements 7
Résumé 9
Abstract 11
1 Les quasars et leur galaxie hôte 13
1.1 Qu’entend-onparAGN?............................... 13
1.2 StructuredesAGNs.................................. 17
1.3 Galaxieshôtesdequasars............................... 24
1.3.1 Echantillon.................................. 24
1.3.2 Principalesétudes............................... 25
1.3.3 Relations fondamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.3.4 Evolution cosmologique et interactions gravitationnelles . . . . . . . . . . 27
1.3.5 Influence du quasar sur son entourage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.4 Conclusion ...................................... 31
2 Méthodes d’analyse des données 33
2.1 Télescopesetdétecteurs ............................... 33
2.1.1 Le HST/ACS/HRC.............................. 33
2.1.2 Le NTT/SUSI2etEFOSC2 ......................... 34
2.1.3 Le VLT/FORS1(modeMOS) ........................ 34
2.2 Principes de la déconvolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 LaméthodeMCS................................... 39
2.3.1 Une résolution accrue mais finie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3.2 Ajout d’un modèle analytique au fond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.3 Déconvolution simultanée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3

2.4 Construction de la fonction de PSF s(~ x) ....................... 41
2.4.1 Détermination de s(~ x) pour le HST/ACS................... 41
2.4.2 Détermination de s(~ x) pour le NTT/SUSI2 ................. 43
2.5 Déconvolution de spectres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3 Etude d’un échantillon de quasars par imagerie HST/ACS et spectroscopie VLT/FORS1
combinées 47
3.1 Introduction...................................... 49
3.2 Observations and reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.2.1 Thesample.................................. 50
3.2.2 Images .................................... 50
3.2.3 Spectra .................................... 52
3.3 Imageprocessing ................................... 52
3.3.1 PSFconstruction............................... 53
3.3.2 Simultaneous deconvolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.4 Spatially resolved spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5 Spectralanalysis ................................... 55
3.5.1 Diagnostic diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.5.2 Radial velocity curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.5.3 Linefits.................................... 57
3.5.4 About the origin of the broad Hαline .................... 60
3.6 Results on individual objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.6.1 HE 1503+0228................................ 62
3.6.2 HE2345–2906 ................................ 65
3.6.3 HE1434–1600 ................................ 66
3.6.4 HE0306–3301 ................................ 68
3.6.5 HE0354–5500 ................................ 71
3.6.6 HE0450–2958 ................................ 74
3.7 Generalconclusions.................................. 76
3.8 Compléments ..................................... 78
3.8.1 Observations HST supplémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.8.2 PSFduHST ................................. 80
4 Analyse de l’échantillon NTT/SUSI2 89
4

4.1 Introduction...................................... 91
4.2 Sampleandobservations ............................... 91
4.2.1 Sample .................................... 91
4.2.2 Observations ................................. 92
4.3 Imageanalysis .................................... 93
4.3.1 NTT/SUSI2dataprocessing ......................... 93
4.3.2 Archivedata ................................. 95
4.4 Analysis........................................ 95
4.4.1 Magnitudes.................................. 95
4.4.2 Morphology ................................. 96
4.4.3 Asymmetry.................................. 98
4.5 Results......................................... 100
4.5.1 QSO-Host absolute magnitudes relation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.5.2 Colours.................................... 104
4.5.3 Magnitude-Asymmetry relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.6 Peculiarcases..................................... 111
4.6.1 1307+085................................... 111
4.6.2 Q0022-2044 ................................. 112
4.6.3 PDS456.................................... 112
4.6.4 PG 1012+008................................. 114
4.6.5 1151+117................................... 116
4.6.6 HE1202-0501 ................................ 117
4.6.7 1023-014 ................................... 118
4.6.8 HE1211-1905 ................................ 118
4.7 Conclusions...................................... 120
4.8 DonnéesEFOSC2................................... 127
4.8.1 Contexte ................................... 127
4.8.2 InstabilitédelaPSF ............................. 127
4.8.3 Analysedesdonnées............................. 130
5 Conclusion 135
5.1 Méthodes ....................................... 135
5.2 Résultats........................................ 136
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