Les processus physiques de formation stellaire et les propriétés du milieu interstellaire dans les nuages de Magellan

The Interstellar Medium (ISM) harbours processes that play key roles in the evolution of galaxies. It hosts the signatures of the many feedback processes induced by star formation, including the metal enrichment (metallicity). This work aims to study the structure of the different gas and dust phases in star-forming regions, the cooling and heating processes at play, and how they are affected by the metallicity.We focus on the Large and Small Magellanic Clouds (LMC and SMC), two dwarf satellites of the Milky Way: they have sub-solar metallicities, and their proximity allows us to have spatially detailed observations of star-forming regions. We complete those observations with the Dwarf Galaxy Sample (DGS) observations, that target 48 mostly unresolved dwarf galaxies of the Local Universe with different physical conditions. We predict the emission lines [OIII] 88µm, [OI] 63µm, [CII] 157µm, and the Spitzer/MIPS 24µm and 70µm bands using photoionization model grids. We develop a new method based on those tracers that infers the physical conditions of star-forming regions and we investigate the proportion of neutral phase of the star-forming ISM with respect to the ionized phase. We also calibrate a relation between [OIII] 88µm and MIPS 24µm that holds for our resolved regions and the unresolved DGS, which can be useful to prepare future observations.To study the heating and cooling processes, we focus on the neutral region, and compared two classical tracers of the heating in this phase, the PAHs emission and the total infrared luminosity to the main cooling lines, [CII] 157µm and [OI] 63µm. We show that in the LMC the PAHs are better tracers of heating in the neutral ISMLe milieu interstellaire (MIS) abrite des processus jouant un rôle clé dans l’évolution des galaxies. Il contient la signature de nombreux processus induits par la formation stellaire, dont l’enrichissement en métaux (métallicité). Ce travail a pour but d’étudier la structure des différentes phases des régions de formation stellaire, les processus de chauffage et de refroidissement, et le rôle de la métallicité. Nous nous concentrons sur les Grands et Petit Nuages de Magellan (GNM et PNM), deux galaxies satellites de la Voie Lactée: elles ont une métallicité sub-solaire, et leur proximité permet d’obtenir une excellente résolution spatiale des régions de formation stellaire. Nous complétons ces observations avec celles du Dwarf Galaxy Sample (DGS), 48 galaxies naines non résolues de l’Univers Local ayant des conditions physiques différentes. Nous utilisons des grilles de modèles de photoionisation et photodissociation pour prédire les raies d’émission [OIII] 88µm, [OI] 63µm, [CII] 157µm, et les bandes Spitzer/MIPS 24µm et 70µm. Nous avons développé une nouvelle méthode basée sur ces traceurs pour obtenir les conditions physiques des zones de formation stellaire et nous avons étudié la proportion de la phase neutre du MIS par rapport à sa phase ionisée. Nous avons également calibré une relation entre [OIII] 88µm et MIPS 24µm, fonctionnant aussi bien pour les régions résolues des Nuages de Magellan que pour les régions intégrées et les galaxies du DGS. Cette relation peut être utilisée pour préparer de futures observations. Pour les processus de chauffage et de refroidissement, nous avons restreint notre étude à la phase neutre, et comparé deux traceurs classiques du chauffage de cette phase, les PAH et la luminosité infrarouge totale, aux principales raies de refroidissement, [CII] 157µm et [OI] 63µm, montrant que les PAHs sont de meilleurs traceurs pour le chauffage