Spectroscopie, spectrophotométrie, et morphométrie : mérites et faiblesses pour la caractérisation des populations de galaxies et leur distribution spatiale

Le programme-clé ESO-Sculpteur a fourni le tout premier catalogue avec photométrie CCD et spectroscopie de fente pour un relevé systématique d’environ un millier de galaxies. Son taux de complétude élevé permet une cartographie fiable des vides et feuillets interceptés le long de la ligne de visée jusqu’à z~0.5. En distinguant les populations de galaxies géantes et naines, nous proposons des analyses originales des fonctions de luminosité et de corrélation, ainsi que la détection d’une évolution marquée des galaxies spirales tardives et des irrégulières. Un suivi infrarouge moyen permet de déduire une modélisation des comptages avec évolution « minimale ». Une sur-densité est détectée à z~0.44 dans le relevé ESO-Sculpteur, précédée par une sous-densité à z~0.36. Ces structures définissent des régions de contraste ~2 sur 170 à 200 Mpc le long de la ligne de visée. En prenant en compte le regroupement spatial mesuré des galaxies, on évalue le niveau de significativité de la sur-densité à 2.6 à 3.3. Si elle s’étendait transversalement sur 2 × 2 deg2, cette structure pourrait atteindre une niveau de significativité de 4 à 5. Des pinceaux profonds ayant la même géométrie sur le ciel que le relevé ESO-Sculpteur sont extraits des simulations “Millennium”, et confirment que la probabilité de détecter une telle sur-densité dans un volume cosmologique est de l’ordre du pourcent.En outre, je teste les performances des méthodes de décalages vers le rouge « photométriques » pour la détection de ces très grandes fluctuations de densité, en complétant la photométrie optique par la photométrie infrarouge simulée par ZPEG à partir des mesures optiques et des ajustements des scénarios évolutifs de PÉGASE.2. On montre que les biais systématiques dans l’ajustement des spectres peuvent empêcher la détection des très grandes structures, même si les erreurs aléatoires de la photométrie causent un étalement en décalage spectral sur des échelles bien inférieures. On compare aussi les performances des ajustements de spectres synthétiques avec la classification spectrale par composante principale. Je montre enfin la présence d’effets systématiques sur la classification spectrale causés par l’orientation des fentes de spectroscopie.Je présente ensuite les caractéristiques du catalogue morphologique de galaxies proches EFIGI. Par l’ajustement de profils convolués à doubles composantes de bulbe et de disque, nous dérivons de nouvelles magnitudes totales qui mettent en évidence des pertes de flux de 0.5 à 10 magnitudes dans les mesures photométriques produites par le relevé SDSS pour ces objets proches; celle-ci sont causées par un mauvais ajustement du fond de ciel autour des grandes galaxies, et par un morcellement des objets sans bulbe dominant. Ces nouvelles mesures exhibent un décalage continu dans le diagramme couleur-magnitude des différents types morphologiques de galaxies, qui contraste avec la notion de bi-modalité. Je montre aussi que les couleurs des bulbes des galaxies spirales sont proches des couleurs des galaxies elliptiques, avec un rougissement des bulbes des galaxies Sb et Sbc, les plus riches en poussières. En revanche, on observe un bleuissement progressif des couleurs des disques, depuis ceux des lenticulaires, de même couleur que leurs bulbes, vers les disques des spirales les plus tardives.J’utilise ainsi les catalogues ESO-Sculpteur et EFIGI pour illustrer les enjeux et difficultés dans la caractérisation des différents types de galaxies dans l’Univers proche et lointain par une analyse des fonctions de luminosité. Celles-ci sont biaisées par les confusions entre les différents types morphologiques de galaxies qui se produisent lorsque la séparation est basée sur la classification spectrale, sur les couleurs, ou sur les types spectrophotométriques. Ces effets peuvent avoir des répercussions majeures dans la dérivation de contraintes observationnelles sur l’évolution des galaxies