Soutenance de thèse de Valentina GUGLIELMO

XXL est un grand programme XMM couvrant deux régions extragalactiques de 25 deg2 chacune, une équatoriale et une dans le sud, échantillonnées avec des observations XMM de 10 ksec, conduisant à une sensibilité de 5 10^-15 erg/s/cm2 (0.5-2 keV). Il s'agit du plus grand programme XMM approuvé à la date d'aujourd'hui. XXL représente une avancée majeure vers la compréhension du rôle de l'environnement sur l'évolution des galaxies. En fait, il n'existe pas d'autres sondages qui puisse combiner des informations sur le gaz intergalactique (X) aux caractéristiques des galaxies pour un tel échantillon de structures et sur un tel domaine de masses. La combinaison des X et des données à d'autres longueurs d'onde permettra d'aborder d'une nouvelle manière une des questions les plus débattues de l'astrophysique moderne: quels processus influencent l'évolution des galaxies dans les groupes, et dans quelle mesure cela dépend il de la présence d'un puit de potentiel (le halo de matière noire) et d'un milieu intergalactique chaud. Le projet de thèse comporte des objectifs spécifiques: l'étude de la dépendance de l'histoire de formation stellaire récente et actuelle et de l'assemblée de la masse des galaxies en fonction de la masse de la structure hôte, de l'histoire de fusion récente, et des caractéristiques du gaz intergalactique. Les résultats sont comparés avec les propriétés des galaxies dans des environnements qui ne sont pas détectés en X, pour répondre à la question scientifique dans quelle mesure et pourquoi l'environnement des groupes influence l'évolution des galaxies. La première tâche de mon travail consiste en la création d’un échantillon spectrophotométrique homogène de galaxies, adapté aux buts scientifiques. Le catalogue est publié dans Guglielmo et al. (2017) et est fondamental pour toutes les études XXL qui visent à relier les propriétés optiques des galaxies avec les informations sur les groupes et les amas en rayons X. Il est maintenant très utilisé au sein de la collaboration XXL. Le catalogue spectrophotométrique qui a été publié permet la première réalisation scientifique de cette thèse concernant l’étude de la fonction de masse stellaire des galaxies (GSMF). Le but de cette analyse est de dévoiler si la croissance de la masse des galaxies dépend de l’environnement global, c.-à-d. champ versus groupes et amas et, parmi les groupes et les amas, de la luminosité en rayons X, utilisée comme mesure de la masse des halos, et les résultats indiquent que l’environnement n’affecte pas la GSMF au moins dans la gamme de masse sondée. J’ai également examiné l’évolution de la fonction de masse stellaire dans le domaine 0.1≤z≤0.6, et j’ai constaté que l’extrémité supérieure de la fonction de masse est déjà en place à l’époque la plus ancienne et n’évolue pas. J’ai détecté en revanche une augmentation de la population de galaxies de faible masse de z=0.6 jusqu’à z=0.1. Après avoir évalué l’indépendance des distributions de masse par rapport à l’environnement global, j’ai investigué dans quelle mesure l’environnement peut affecter l’activité de formation stellaire et les propriétés observées des populations stellaires des galaxies. J’ai commencé cette analyse à partir du superamas le plus riche identifié dans XXL- N, XLSSSC N01, situé à z~0.3 et composé de 14 groupes et amas. Enfin, j’ai prolongé l’analyse de ce superamas particulier au champ entier XXL-N. Ce travail sera présenté dans Guglielmo et al. (in preparation). En prenant avantage d’une statistique plus élevée dans l’échantillon entier, j’ai étudié les propriétés des galaxies et leur évolution dans le domaine 0.1≤z≤0.5 dans diff ́erents environnements, avec le but de caractériser le changement dans les propriétés stellaires des populations de galaxies et la naissance de la population passive à cause des conditions environnementales.

XXL (The ultimate XMM extragalactic survey, PI Marguerite Pierre) is an XMM Very Large Programme covering two extragalactic regions of 25 deg^2 each, one equatorial and one in the south, tiled with 10 ks XMM observations, yielding a point source sensitivity of 5 X 10^-15 erg/s/cm^2 (0.5-2 keV). With its depth, uniform coverage and well-defined selection function, XXL is making a unique contribution to the study of distant groups and clusters and represents a step forward towards the comprehension of the role of environment on galaxy evolution. There is no other survey that can combine the information on the intergalactic gas (X) with the galaxy characteristics for such a large sample of structures with such a wide range of halo masses. The combination of X-ray and other wavelength data allows to face in a new way one of the most debated question of modern astrophysics: which processes influence galaxy evolution in groups, and how does that depend on the presence of the potential well (the dark matter halo mass) and of the hot intergalactic medium. The PhD project has the following main specific objectives: a) study the dependence of the recent and current star formation history and the assembly of galaxies as a function of the mass of the host structure, of its recent merging history and the characteristics of its intergalactic gas. b) compare the results above with the properties of galaxies in environments that are not detected in X, therefore smaller structures, along filaments and in voids. The scientific question we aim to answer is to what extent, when and why the group environment influences galaxy evolution. Unveiling whether such evolution depends on the presence or lack of hot intragroup gas will reveal the physical mechanisms at work (Boselli&Gavazzi2006) and will shed light on the “environmental quenching processes” postulated by many recent works (Peng+2010). The first task of my work consists in the creation of a homogeneous spectrophotometric sample of galaxies ( Guglielmo et al.2017), suitable for scientific purposes. The catalogue is fundamental for all XXL studies that aims at relating optical properties derived from galaxies with X-ray information and is widely used in the whole XXL collaboration. The released spectrophotometric catalogue enables the first scientific achievement of this thesis regarding the study of the Galaxy Stellar Mass Function (GSMF). The goal of this analysis is to unveil whether the mass assembly of galaxies depends on global environment, i.e. field vs groups and clusters and on X-ray luminosity. I found overall that environment does not affect the GSMF, at least in the mass range probed. I also looked into the evolution of the mass assembly from z=0.6 down to z=0.1, finding that the high mass end is already in place at the oldest epoch and does not evolve and detecting an increase in the low-mass galaxy population in the same redshift range. This study is one of the first systematic studies on the GSMF conducted for X-ray extended sources ranging from the group to the cluster environment, and is published in the second part of Guglielmo et al.(2017). Having assessed the independence of the mass distributions on the global environment, I proceed investigating whether and to what extent the environment affects the star formation activity and the observed properties of the galaxy stellar populations. I started this analysis from the richest supercluster identified in XXL-N, XLSSSC N01, located at redshift z~0.3 and composed of 14 groups and clusters. Finally, I extend the analysis of this peculiar supercluster to the whole XXL-N field. Thanks to the higher statistics of the entire sample, I investigated the properties of galaxies and their evolution in different environments, with the goal of characterising the changing in the stellar population properties and the build up of the passive population via environmental quenching.