NAG (Noyau Actif de Galaxie), DSE (Distribution Spectrale d'Energie), ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimiter Array), Galaxies sombres, Galaxies à fort décalage vers le rouge

Le but de cette thèse a été de mieux comprendre l'histoire cosmique de la formation des galaxies grâce au plus grand sondage cosmologique réalisé avec l'interféromètre ALMA. Cette observation a été réalisée dans une région du ciel, le champ GOODS-Sud, qui bénéficie des observations les plus profondes du télescope spatial Hubble, des observatoires infrarouges Spitzer et Herschel, ainsi que des données de l'observatoire X Chandra et l'interféromètre radio VLA. Ces observations à 1.1mm avec ALMA complètent donc ce panorama multi-longueurs d'onde, et font de cette région du ciel un laboratoire de premier plan pour l'étude de l'évolution des galaxies.L'observation avec ALMA nous permet d'observer cette région du ciel sans être affecté par la limite de confusion qui affectait les observations du satellite Herschel, et de chercher des galaxies plus éloignées. Pour la première fois, nous pouvons étudier la formation d'étoiles obscurcie par la poussière à z > 2 sur une surface assez grande pour réduire les différents biais d'observation.Une grande partie de cette thèse a été consacrée à l'exploitation scientifique de cette image cosmologique à 1.1 mm. Pour ce faire, nous avons analysé les données interférométriques, caractérisé précisément le sondage, défini des seuils de détectabilité et des indicateurs permettant de quantifier la crédibilité des détections, et effectué des simulations. Nous avons ensuite extrait et identifié les galaxies présentes sur l'image. Cette analyse montre que les relevés ALMA peuvent révéler de nouvelles galaxies qui ne sont pas détectées par les relevés les plus profonds effectués avec le télescope spatial Hubble. Ces galaxies "sombres" comptent parmi les galaxies les plus massives et les plus distantes de cette région du ciel. La découverte de ces nouvelles galaxies sombres, qui représentent de l'ordre de 10 à 20 % des détections ALMA, suggère que le nombre de galaxies massives formant des étoiles dans l'univers lointain pourrait être beaucoup plus important que prévu. Ces travaux ont également permis de déterminer les propriétés des galaxies détectées par ALMA, à travers la modélisation de leurs distributions d'énergie spectrale : le taux de formation d'étoiles, les masses de gaz et de poussières, la température des poussières, le temps nécessaire à une galaxie pour consommer son gaz, la relation entre la luminosité infrarouge et la luminosité radio, l'excès de la composante infrarouge dans le spectre d'une galaxie. L'analyse de ces résultats suggère que les galaxies massives à fort décalage vers le rouge épuisent leur gaz par la formation d'étoiles et conduit à penser que ces galaxies sont les ancêtres idéales des galaxies passives à z~2.