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Introduction: l'évolution des galaxies infrarouges

Comment évoluent les galaxies, et comment observer cette évolution ?

L'évolution des galaxies est le changement de propriétés (composition, rayonnement, ...) des galaxies en fonction du redshift.

Les modèles proposent plusieurs scenarii de formation et d'évolution des galaxies avec des paramètres libres, mais jusqu'à récemment les observations n'étaient pas en mesure de valider ou d'écarter les différentes familles de modèles.

Pour des raisons technologiques, les premières mises en évidence d'évolution des galaxies ont été observées dans le domaine optique et radio. Avec l'avènement de recepteurs de plus en plus sensibles équipant les télescopes optiques au sol de la classe des 4 mètres, puis de 8 mètres et plus, du télescope spatial, des antennes radio centimétriques, millimétriques et submillimétriques, et des telescopes spatiaux infrarouges, X et gamma, ainsi que des moyens d'analyse, d'archivage et de diffusion de l'information, il est devenu possible de sonder l'Univers de plus en plus profond à toutes les longueurs d'ondes. Les grands relevés (parfois sur toute la surface du ciel) permettent d'avoir assez de statistique pour quantifier cette évolution.

La vision panchromatique est essentielle pour tenter de comprendre globalement les mécanismes d'évolution, car une observation monochromatique n'est pas suffisante pour contraindre convenablement les modèles.

Les galaxies infrarouges, détectées pour la première fois par le satellite IRAS [Neugebauer et al.(1984),Soifer et al.(1984)], ont la particularité d'émettre l'essentiel de leur énergie dans le domaine infrarouge et submillimétrique (entre $ \mu$m et 1 mm) à cause de la présence de poussière et de formation d'étoiles et/ou de trou noir. Etudier leur évolution permet de sonder l'évolution des galaxies qui produisent le plus d'étoiles et donc de remonter par exemple au taux de formation d'étoiles global. En effet, l'émission étendue dans l'infrarouge est un traceur du taux de formation d'étoiles [Puget(1985)], puisque les étoiles massives, qui ont un temps de vie de l'ordre de 106 ans, ont une luminosité jusqu`à 106L$\scriptstyle \odot$: durant une fraction notable de cette courte période, l'étoile chauffe son environnement (le nuage moléculaire qui lui a donné naissance), qui réémet ensuite dans l'infrarouge lointain.

Ce chapitre propose une revue de nos connaissances concernant l'évolution des galaxies, en faisant en particulier le point sur le fond extragalactique à toutes les longueurs d'ondes. Je montre l'importance et la complémentarité par rapport aux autres domaines spectraux du domaine infrarouge et submillimétrique, et je poursuis avec une description des relevés profonds et de leurs principaux résultats dans l'infrarouge et le submillimétrique.



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Dr Hervé Dole, University of Arizona, http://mips.as.arizona.edu/~hdole Mon 05-Feb-2001 16:58 PST