Gaz moléculaire dans les quazars à grand-z

Le nombre croissant de détections de raies du gaz moléculaire, essentiellement celles de CO, à grand décalage spectral permet désormais d’effectuer des études statistiques comparatives entre les sources à grand décalage spectral et les sources locales. De nombreux auteurs ont ainsi notamment construit des tables résumant les données disponibles sur les sources à grand décalage spectral (Guilloteau et al. 1999; Cox et al. 2002; Combes 2002; Hainline et al. 2004; Greve et al. 2004a), regroupant les informations pertinentes pour leurs études respectives. Cependant, il n’existait pas de base de données regroupant l’ensemble des informations sur le gaz moléculaire et le continuum dans les objets à grand décalage spectral. Je présente ici le développement d’une telle base de données regroupant l’ensemble des informations concernant les observations de raies moléculaires ou atomiques et de l’émission continuum (sub)millimétrique et radio pour les sources à grand décalage spectral. Une telle source d’information permet de traiter de fa¸con homogène un ensemble de données. Je présenterai les résultats d’une étude préliminaires sur la relation entre la luminosité infrarouge lointain et la luminosité CO pour l’ensemble des sources à grand décalage spectral. 

Base de données 

Début 2002, le nombre de sources ayant une ou plusieurs détections de raies moléculaires, essentiellement de la molécule CO, s’élevait à près d’une vingtaine. Le besoin de centraliser les informations concernant ces sources est donc rapidement apparu. En effet, de simples tables ne pouvent plus regrouper de fa¸con simple l’ensemble des données concernant ces objets, en particulier car le nombre d’informations disponibles par source est très hétérogène. Le format de données eXtensible Markup Language (XML) offre la flexibilité nécessaire pour ce type de base de données et a donc été retenu pour son développement. Je décrirai par la suite le format développé spécifiquement pour cette étude, puis je présenterai quelques exemples d’utilisation possible à partir de cette base de données. 

Description

Le format XML est un langage dérivé du Standard Generalized Markup Language (SGML) décrivant des données ou des documents à l’aide d’un système de balise. Structuré, le format d’un document XML est décrit par un document type definition (DTD) – lui mˆeme écrit en XML. Le DTD de la base de données des sources à grand décalage spectral décrit donc sa structure, ainsi, elle peut ˆetre décrite comme un arbre, présenté par la figure 3.1. Le nom, le type, la position, les paramètres observés des raies, les différentes mesures du continuum observées dans le domaine (sub)millimétrique et radio, sont donc répertoriés pour toutes les sources à grand décalage spectral ayant au moins une observation de raie moléculaire. Quand celà est possible on peut y ajouter des informations sur les décalages spectraux mesurés avec d’autre espèces que le CO ou HCN. A l’exception des positions, chaque valeur numérique est ` associée à son incertitude et son unité. De plus chaque donnée est liée à une référence, qui de fa¸con unique peut-ˆetre décrite par son bibcode, utilisé par les bases bibliographiques ou de données Astrophysics Data System (ADS), Set of Identifications, Measurements, and Bibliography for Astronomical Data (Simbad) ou Nasa/Ipac Extragalatic Database (NED), ce qui permet rapidement de vérifier l’intégrité de la base. Enfin, les entrées ne contiennent que des données mesurées et publiées et non extrapolées ou déduites. Ainsi, les données forment un ensemble homogène, indépendant des modèles ou de la cosmologie utilisés. Par la suite, cette base de données a été étendue à l’ensemble des sources à grand décalage spectral avec un grand nombre de mesures dans les domaines (sub)millimétrique et radio. Dans ce cas au moins un élément spectrum est indispensable pour décrire son décalage spectral. Cette approche permet d’utiliser tous les outils développés pour les études du gaz moléculaire à l’ensemble des sources à grand décalage spectral, notamment pour la détermination de leur luminosité infrarouge lointain. Enfin, la base NED peut-ˆetre utilisée pour alimenter cette base de données en convertissant à la volée les pages web de NED en document XML compatible avec le schéma décrit ci-dessus. Il est également possible de transformer rapidement les tableaux publiés dans la littérature sous le format de la base de données, ce qui permet un traitement homogène de tout les échantillons étudiés. 

Sous-Produits

Le format structuré de cette base de données permet d’effectuer rapidement des transformations de son contenu. Il est ainsi possible de vérifier l’intégrité de la base de données ou de ramener toutes les mesures à un seul système d’unité, ou enfin de retrouver les informations bibliographiques de chaque mesure. Un des principaux intérˆets du format XML est sa flexibilité pour produire différents produits de sortie. Je présente ici deux possibilités de présentation de cette base de données, puis un exemple simple d’utilisation annexe de la base. Tableaux & Pages Web A partir de la base de données, une table au format L ` ATEX peut ˆetre construite en suivant les modèles déjà existant qui présentaient ce type de données. Après avoir homogénéisé les unités et avoir classé les sources suivant un critère prédéfini, il suffit, pour chaque source, de retrouver un certain nombre d’informations présentes dans la base de données. La figure 3.2 présente ainsi le décalage spectral, les différentes raies d’émission du CO, détectées ou non détectés (en italique), le flux intégré et la largeur à mi-hauteur de la raie observée à ∼ 3 mm (en gras dans la liste des raies observées) avec l’incertitude associée, la densité de flux du continuum observé à ∼ 1.3 mm et les références associées à ces deux mesures. Dans le cas o`u la raie présentée a été mesurée plusieurs fois, l’observation à plus grand rapport signal à bruit est préférée, il serait également possible de produire une nouvelle table en ne sélectionnant que les références des premiers papiers publiant sur une source donnée.. Cette table est générée à partir de la base de données, et reflète donc en permanence son état. De plus, la base bibliographique de la table, au format BibTEX, est générée à partir des informations contenues dans la table, ainsi la liste des références reflète directement le contenu de la table. Cette présentation, sous forme de table LATEX ne présente qu’une partie des informations présentes dans la base de données. Il est possible de présenter ces informations sous forme de tableaux xHTML, à l’aide d’une page de style XSLT, qui listent, pour chaque source, l’ensemble des informations présentes dans la base de données. La figure 3.3 présente une telle représentation, qui permet également de faire des liens sur les bases bibliographiques ADS et astro-ph, ce qui permet une vérification rapide des données contenues par la base de données. A terme, il est ` possible de développer une interface web permettant d’effectuer aisément des modifications de la base de données, qui, pour l’instant, doivent s’effectuer directement dans le fichier XML. Statistique A ce jour, le nombre de sources présentes dans la base est de 3 ` 6, dont 3 n’ont pas de détections de raie de CO. Il s’agit de 17 quasars, 6 galaxies radio, 11 galaxies (sub)millimétriques, un objet extrˆemement rouge et une galaxie à coupure de Lyman. Au total, 73 raies de CO sont référencées, certaines sont en doublon lorsqu’elles ont été observées plusieurs fois, 212 mesures du continuum (sub)millimétrique et/ou radio et 33 mesures du décalage spectral avec d’autres estimateurs que les raies de CO. Sur ces sources, les premières détections de raie de CO se sont faites à l’aide du Plateau de Bure à 84%, OVRO à 13% et BIMA à 3%. La figure 3.4 présente la distribution des décalages spectraux des sources présentes dans la base de données, et en particulier celle des quasars et des galaxies submillimétriques. On peut ainsi remarquer que la majorité des sources présentes dans la base de données sont détectées à des décalages spectraux dans l’intervalle 2 < z < 3. De plus, seuls les quasars permettent de sonder le gaz moléculaire à des décalages spectraux z > 4. La figure 3.5 présente le résultat préliminaire d’une telle étude pour les quasars et les galaxies submillimétriques présentent dans la base de données. La distribution des largeurs de raies de ces deux types de sources ne présente pas de différence majeure. Ceci suggère que les masses dynamiques des quasars et des galaxies submillimétrique à grand décalage spectral sont similaires, et partagent problablement les mˆemes masses de halo. La figure 3.6 présente le nombre de détection de sources à grand décalage spectral en fonction du temps. Ce genre de graphique est facilement généré à partir de la base de données, il suffit pour cela de récupérer, à partir de la base ADS et pour chaque source, la date de publication de la première raie de CO détectée. Il est également possible d’effectuer une étude comparée de la distribution des largeurs de raies de CO. Il est de mˆeme possible d’effectuer des études comparées du décalage entre décalage spectral systémique, mesuré avec les raies CO de et ceux mesurées en optique avec les espèces ionisées.