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 ?)

compilation: Hopkins et al 2004,2006

Observations : Diagramme de Lilly / Madau

ρ*(z) (Msun/yr/Mpc3)

Gemini Deep Deep Survey,Juneau et al 2005

Madau 1996

Bell et al. 2005

b=SFR/<SFR> ~ SFR / (2M*/tvie)

QUAND ? (à quel redshift ?)

10 Gyr

1 Gyr

(Autre façon de voir)

Gemini Deep Deep Survey,Juneau et al 2005

“Downsizing”

Modèles : SFR(z) = eff(z) x Mgaz(z)ou loi de Schmidt ? (SFR = eff x gaz

α, 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) (“hiérarchique”)

QUAND ? (à quel redshift ?)

Deux approchesHiérarchique

Somerville et al 2001 (SAM): l’efficacité 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

late types (spirales) : petite efficacité, grande échelle de temps

=> Couleurs à z=0, comptages profonds, zphot

(Gyr-1)

t*=1.5-3 Gyr

Où ? Effets d’environnement/morphologie : plus efficace dans les mergers ? (Young et al 1999)

Séquence de Hubble ? (paramètres=efficacité et tchute)

“bimodalité”: formation d’étoiles quasi inexistante dans les galaxies sphéroidales = pas de gaz (vents ?) ou efficacité petite ?

Mergers

effi

caci

té

“modes” de formation d’étoiles

Le Borgne et al 2006

Galaxies “post-Starburst” : HDS

Continue ou avec sursauts épisodiques (car fusions, interactions, ou instabilités) ?

Histoires détaillées

Post-starburst

Elliptiques

Spirales

Le B

org

ne e

t al 2

00

6

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 ?