Groupe « Cosmologie et Evolution des Galaxies » Monique Arnaud Pierre-Alain Duc David Elbaz Suzanne Madden Doris Neumann Marguerite Pierre Laurent Vigroux.

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1 Groupe « Cosmologie et Evolution des Galaxies » Monique Arnaud Pierre-Alain Duc David Elbaz Suzanne Madden Doris Neumann Marguerite Pierre Laurent Vigroux Etudiants et postdocs: Pierre Chanial Elena Belsole Frédéric Galliano Emeric Le Floc ’h Sébastien Majerowicz Delphine Marcillac Gabriel Pratt Ivan Valtchanov Manolis Xilouris Edouard Audit, Olivier Boulade, Jean-Pierre Chièze, Marc Lachièze-Rey, Jean-Luc Sauvageot Marc Sauvage, Michel Tagger, Romain Teyssier

2 (I) Comment se sont formées les structures dans l’univers, depuis les amas et super-amas de galaxies aux galaxies ? (II) Que nous apprennent-elles sur la cosmologie ? (matière noire, paramètres cosmologiques) (III) Comment les galaxies ont-elles évolué ? Quand ont-elles formé la majorité des leurs étoiles, leurs premières étoiles ? (Interactions entre galaxies, formation d ’étoiles, naissance de trous noirs super-massifs) Questions abordées par le groupe « Cosmologie et Evolution des Galaxies »:

3 Big Bang: il y a 14,5 milliards d ’années. Quand la température de l ’univers atteint près de 3000 K, l’univers âgé de 300 000 ans devient transparent... Il était alors 1000 fois plus petit et 1 milliard de fois + dense. Le satellite COBE a photographié les germes des structures

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5 z = 5 l’univers a 1,2 milliards d’années z = 1 l’univers a 6,2 milliards d’années z = 0 l’univers a 14,5 milliards d’années z = 2 l’univers a 3,5 milliards d’années Uniquement matière noire boîte = 100 Mpc/h  CDM Simulations : R. Teyssier (SAp) 300 millions d’années lumière 300 millions d ’année-lumières Coma A1367

6 Croissance des amas de galaxies par accrétion de matière le long de filaments cosmiques Image XMM/EPIC de Coma Zoom sur le groupe en train de tomber le long de la direction du filament Coma A1367 Coma XMM Etude de la physique détaillée des fusions d’amas: Belsole, Sauvageot La galaxie tombe avant le gaz Structure à grande échelle autour de Coma: ‘ filament ’ de galaxies reliant Coma et A1367 [Arnaud et al, Briel et al, Neumann et al, A&A,2001 ]

7 Abell 2657, kT=3.7keV Abell 3158, kT=5 keV Plus un amas est chaud, plus il est étendu et lumineux: GM/R=  kT A un redshift donné, la température définit les propriétés de l’amas: masse totale, masse de gaz, luminosité, taille, densité du gaz, brillance de surface centrale. Arnaud, Majerowicz, Neumann, Pratt + Aghanim (IAS) Abell 2319, kT=9.1keV L ’« auto-similarité » des amas permet de contraindre la cosmologie: kT et z -> taille angulaire =>  m ,   bon accord avec (0.3,0.7) comme les Supernovae et CMB. Auto-similarité dans les amas de galaxies RXJ1120 z=0.6; kT=5 keV

8 Premières images XMM (700 kilosecondes AO-1) rouge < 2 keV bleu > 2 keV

9 2dF Survey

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11 fond diffus cosmologique à 240 microns (image COBE/DIRBE, Michael Hauser, NASA) COBE (NASA)

12 fond diffus cosmologique à 240 microns (image COBE/DIRBE, Michael Hauser, NASA) 2500 galaxies vues par le Télescope Spatial Hubble

13 fond diffus cosmologique à 240 microns (image COBE/DIRBE, Michael Hauser, NASA) Galaxies « timides » à 15 microns (image ISOCAM, David Elbaz, CEA) ISO (ESA)

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16 Du gaz moleculaire dans le milieu intergalactique Du gaz moleculaire dans le milieu intergalactique: Observations CO de nuages de gaz moleculaire dans la quintette de Stephan (IRAM 30m) Lisenfeld et al., 2002 HST/Gallagher et al., 2001 Plus de 2.2 x 10 9 Mo de H2 en dehors du disque galactique CO Observations CO de nuages de gaz moleculaire dans la quintette de Stephan (IRAM 30m)

17 Galaxie elliptique en optique et IR moyen Disque de poussière = reste d ’une galaxie spirale « cannibalisée » ?...

18 Histoire de la croissance des amas et des grandes structures... XMM, puis XEUS:gaz et matière noire, Megacam (2003): galaxies, lentilles gravitationnelles, SIRTF (2003): effets d ’environnement sur galaxies Planck (2007): détection d’amas très distants (SZ) Histoire de la croissance en masse des galaxies... Formation d’étoiles dans les galaxies distantes... SIRTF (2003):formation stellaire, extinction Herschel (2007), NGST (2010), ALMA (2010): formation stellaire, galaxies primordiales VLT: histoire passée de formation d’étoiles Planck (2007) Prospectives du Groupe « Cosmologie et Evolution des Galaxies »: