Galaxy formation and evolution, the key points of the semi-analytic framework
Les modèles semi-analytiques constituent aujourd'hui un outil puissant dédié à l'étude des galaxies. Ces modèles permettent d'appréhender statistiquement les processus d'assemblage en masse des galaxies. Ils reproduisent la fonction de masse, les fonctions de corrélation et les fonctions de luminosité de l'Univers local. En revanche ils échouent à reproduire les propriétés des galaxies aux décalages spectraux intermédiaires (1 < z < 4) et ce principalement pour le régime des petites masses stellaires. Les désaccords entre modèles et observations indiquent que les processus d'accrétion du gaz et de formation stellaire sont encore mal compris à l'échelle des galaxies.
Dans une première partie, je présenterai et je discuterai les caractéristiques principales des modèles semi-analytiques. J'explorerai ensuite les effets des mécanismes classiques de régulation (SN) sur l'assemblage des galaxies. Je montrerai que même dotées d’efficacités extrêmes, les recettes standards de régulation de la formation stellaire ne permettent pas de reproduire l'histoire de formation stellaire. Je présenterai ensuite quelques modifications couramment utilisées pour réconcilier modèles et observations. En particulier je me focaliserai sur la nécessité d'introduire une composante de gaz impropre à la formation stellaire.
Je présenterai ensuite les derniers développement du modèle eGalICS. Premièrement, j'introduirai le nouveau modèle de suivi de la nucléosynthèse stellaire qui permet de suivre l'évolution de la métallicité des étoiles formées et du milieu interstellaire. J'illustrerai avec les derniers résultats associés. Je m'orienterai ensuite sur l'étude d'un sous échantillon de galaxies, similaires à notre Voie Lactée.
Deuxièmement, j'introduirai le module spectrum-maker. Cet outil permet de construire la distribution spectrale d'énergie associée à chacune des galaxies simulées. Du domaine UV au sub-mm, les spectres sont construits autour: i) d'un spectre stellaire dépendant de l'âge et de la métallicité des étoiles et ii) des processus d’absorption et de réémission par les poussières. Je présenterai des résultats préliminaires basés sur ce nouvel outil.
Semi-analytical models (SAMs) are currently a powerful tool dedicated to the study of galaxy evolution. They are able to give a statistical view of the stellar mass assembly of galaxies. They reproduce the local stellar mass functions, correlation functions and luminosity functions. However, they fail to match observations at intermediate redshift (1 < z < 4), mainly in the low stellar mass range. The inconsistency between models and observations indicates that the gas accretion history and the star formation process are not fully understood.
In a first part, I will expose and discuss the functioning of a SAM, and give you the main physical relations used. Then I will explore the impact of classical mechanisms, such as supernova feedback, on the stellar mass assembly and the star formation history. I will show that even with strong efficiencies, standard recipes cannot explain the observed stellar mass function and the star formation history. I will show some modifications currently used to reconcile models and observations. In particular, I will introduce the ad-hoc modification based on a non-star-forming gas component.
I will then focus on the new developments of the eGalICS model. First, I will expose the new chemodynamical model that allows to track the metal enrichment process in both stellar population and gas-phase. I will show the recent associated results: gas and stellar metallicity relations. I will then focus on a sub sample of Milky-Way-like galaxies.
Secondly, I will introduce the spectrum-maker module. This tool allows to predict the overall spectral energy distribution of all simulated galaxies. From the UV to the sub-mm wavelength range our SEDs are build around i) an age and metallicity dependant evolution of the stellar population and ii) the absorption and the re-emission process due to dust. I will show preliminary result based on this new tool.
