• Aucun résultat trouvé

Dépendance en fonction de la métallicité du gaz

7.3 Le taux de formation d’étoiles

7.3.2 Dépendance en fonction de la métallicité du gaz

Comme nous l’avons vu ci-dessus, la calibration Hα est celle qui donne les

meilleurs résultats lorsqu’elle est corrigée de l’extinction interstellaire. La calibration

[OII] est moins précise à cause de la dépendance de la raie [OII]λ3727 en fonction de

plusieurs paramètres physiques dont la métallicité et le degré d’ionisation du gaz

in-terstellaire. Un moyen d’améliorer la calibration [OII] est d’utiliser le rapport des raies

d’émission R

α2

=[OII]λ3727/Hα et la calibration Hα selon la formule suivante :

log SFR

[OII]

Hα

logL([OII])−²

Hα

logR

α2

−logη

Hα

(7.30)

7.3.2.1 Étude du rapport R

α2

L’utilisation de la relation 7.30 nécessite de pouvoir calibrer le rapportR

α2

en

fonc-tion d’autres paramètres disponibles. La figure 7.14 montre la relafonc-tion entre celui-ci,

corrigé de l’extinction interstellaire, et la métallicité du gaz estimée à l’aide de la

mé-thode CL01. La courbe en pointillés est une calibration semi-empirique de cette

rela-tion pour un degré d’ionisarela-tion moyen (Kewley et al., 2004). Elle répond à l’équarela-tion

suivante (pourx= 12 + log(O/H)) :

[OII]

=−1857,42 + 612,693x−67,0264x

2

+ 2,43209x

3

(7.31)

La figure 7.14 montre que les données du catalogue DR4 du relevé SDSS suivent

la relation attendue. Toutefois cette dernière ne peut pas être envisagée pour

amélio-rer la calibration [OII]. En effet elle nécessite de connaître, en plus de la luminosité

de la raie [OII]λ3727, la valeur de l’extinction interstellaire ainsi que la métallicité

du gaz. Or cette dernière mesure est difficile à réaliser, nécessite souvent un grand

nombre de raies d’émission, et souffre d’incertitudes systématiques entre les

diffé-rentes calibrations disponibles. Le bénéfice introduit par l’utilisation du rapport R

α2

dans la calibration du taux de formation d’étoiles est donc perdu avec les

inconvé-nients de la mesure de la métallicité. Dans ce cas précis, l’utilisation directe de la

méthode CL01, qui permet d’estimer aussi bien les métallicités que les taux de

for-mation d’étoiles, semble donc plus rentable. Notons qu’une autre étude (Moustakas

et al., 2006) a tenté d’utiliser la luminosité comme indicateur de métallicité (via la

relation luminosité-métallicité) pour corriger la calibration [OII].

FIG. 7.14 – Relation entre le rapportRα2 et la métallicité.

Cette figure montre la relation entre le rapport [OII]λ3727/Hα (R

α2

) corrigé de

l’ex-tinction interstellaire et la métallicité du gaz, pour les galaxies à formation d’étoiles

du relevé SDSS avec un rapport signal sur bruit d’au moins 5 pour les raies Hα, Hβ

et [OII]λ3727. La courbe en pointillés montre une estimation semi-empirique de cette

relation (Kewley et al., 2004), la droite en trait plein montre l’ajustement linéaire sur

les données dont la pente aet l’ordonnée à l’originebsont indiqués sur le graphique.

Néanmoins, nous avons essayé de trouver une calibration plus simple du

para-mètre R

α2

, notamment en fonction d’autres rapports qui sont aussi des indicateurs

de métallicité comme le rapport R2 = [OII]λ3727/Hβ. Nous avons estimé la relation

entre les rapport R

α2

etR

2

lorsque le premier estpartiellement corrigé de l’extinction

interstellaire, c’est-à-dire que la raie Hαest corrigée de l’extinction interstellaire mais

pas la raie [OII]λ3727, et le second non corrigé. Cette correction partielle a pour but

de permettre l’utilisation, via la relation 7.30, de la calibration Hαcorrigée de

l’extinc-tion interstellaire (paramètres 7.26) à partir des mesures des raies [OII]λ3727 et Hβ

non corrigées. En effet, comme nous le verrons ci-dessous, il existe une relation plus

simple dans le cas où la mesure de l’extinction interstellaire est disponible.

La figure 7.15 montre cette relation pour les galaxies à formation d’étoiles du

cata-logue DR4 du relevé SDSS. Notons que le biais rectiligne visible en haut du nuage de

points correspond à l’élimination dans notre échantillon des galaxies avec une mesure

trop faible de la raie Hα par rapport à la raie Hβ, qui conduirait à la détermination

d’une extinction interstellaire négative. Nous obtenons la relation suivante entre le

rapport R

αi2

partiellement corrigé de l’extinction interstellaire et le rapport R

2

non

corrigé :

logR

αi2

= 2,809×logR

2

−1,64 (7.32)

L’écart type de cette relation est de0,27 dex.

7.3.2.2 La calibration R

2

du taux de formation d’étoiles

Nous avons établi la calibrationR2 du taux de formation d’étoiles à partir des

don-nées du catalogue DR4 du relevé SDSS. Cette calibration est basée sur les mesures

des deux raies d’émission [OII]λ3727 et Hβ, corrigées ou non de l’extinction

inter-stellaire, et sur l’utilisation de la calibration Hα. Dans le cas où une correction de

FIG. 7.15 – Relation entre les paramètresR

α2

etR2

Cette figure montre la relation entre le rapport [OII]λ3727/Hα (R

α2

) partiellement

corrigé de l’extinction interstellaire (seule la raie Hα est corrigée) et le rapport

[OII]λ3727/Hβ (R2) non corrigé de l’extinction, pour les galaxies à formation d’étoiles

du relevé SDSS avec un rapport signal sur bruit d’au moins5pour les raies Hα, Hβ et

[OII]λ3727. La droite en pointillés correspond à la relationy=x, la droite en trait plein

montre l’ajustement linéaire sur les données dont la penteaet l’ordonnée à l’origineb

sont indiqués sur le graphique.

l’extinction interstellaire est disponible, la relation entre les rapports R

i

α2

et R

i 2

cor-rigés de l’extinction interstellaire est directe : elle fait simplement appel à la valeur

théorique du décrément de Balmer choisie pour déterminer l’extinction interstellaire

(Osterbrock, 1989) :

R

i 2

R

i α2

=

µ

i

= 2,85 (7.33)

Ainsi la relation entre le taux de formation d’étoilesSFR

R2

, la luminosité L

i

([OII])

de la raie d’émission [OII]λ3727 et le rapport R

2i

corrigés de l’extinction interstellaire

est égale à :

log SFR

R2

=−40,66 + 0,982ס

logL

i

([OII])−logR

i2

+ log 2,85¢

(7.34)

La figure 7.16(a) montre la relation entre le taux de formation d’étoiles déterminé

à l’aide de cette calibration et celui déterminé avec la méthode CL01. L’accord et très

satisfaisant et l’incertitude de la calibrationR

2

corrigée de l’extinction interstellaire est

de seulement0,16 dex, inférieure à l’incertitude de référence. Nous avons donc obtenu

une nouvelle calibration basée sur les raies [OII]λ3727 et Hβ donnant des résultats

aussi bons que la calibration Hα.

La figure 7.16(b) montre la qualité de la calibration R

2

en l’absence de correction

de l’extinction interstellaire. La relation que nous avons utilisée entre le taux de

for-mation d’étoiles SFR

R2

, la luminosité L([OII]) de la raie d’émission [OII]λ3727 et le

rapportR

2

non corrigés de l’extinction interstellaire, est décrite par l’équation :

log SFR

R2

=−40,66 + 0,982×(logL([OII])−2,809 logR

2

+ 1,64) (7.35)

L’accord est de nouveau très satisfaisant et l’incertitude associée à la calibration

R2 non corrigée de l’extinction interstellaire est de 0,22 dex. Cette nouvelle calibration

(a) (b)

FIG. 7.16 – Comparaison entre les taux de formation d’étoiles de référence et la

cali-brationR2.

Cette figure montre la relation entre le taux de formaiton d’étoiles déterminé à l’aide

de la méthode CL01 (Charlot & Longhetti, 2001) sur les galaxies à formation d’étoiles

du relevé SDSS avec un rapport signal sur bruit d’au moins 5 pour les raies Hα, Hβ

et [OII]λ3727, et le taux de formation d’étoiles retrouvé à l’aide de la calibration R

2

corrigée de l’extinction interstellaire (a) ou non corrigée (b). La droite en pointillés

correspond à la relation y = x, la droite en trait plein montre l’ajustement sur les

données dont la pente aet l’ordonnée à l’origineb sont indiqués sur le graphique.

améliore donc de manière importante la qualité des calibrations [OII] et même Hαnon

corrigées de l’extinction interstellaire.

Nous avons donc obtenu, grâce aux données publiques du catalogue DR4 du relevé

SDSS, plusieurs nouvelles calibrations du taux de formation d’étoiles en fonction de la

luminosité d’une ou deux raies d’émission : Hα seule, [OII]λ3727 seule ou [OII]λ3727

et Hβ. De plus toutes ces calibrations ont été étudiées avec ou sans correction de

l’extinction interstellaire. Ainsi ce travail sera d’une grande utilité pour déterminer le

taux de formation d’étoiles des galaxies dans diverses situations observationnelles.

CHAPITRE

8

L’Univers distant

Sommaire

8.1 La relation luminosité-métallicité à décalage spectral intermédiaire 168

8.1.1 Analyse préliminaire des données . . . 168