The evolving relation between star-formation rate and stellar mass in the VIDEO Survey since z=3z=3

We investigate the star-formation rate (SFR) and stellar mass ($M_*$) relation of a star-forming (SF) galaxy sample in the XMM-LSS field to $z\sim 3.0$ using the near-infrared data from the VISTA Deep Extragalactic Observations (VIDEO) survey. Combining VIDEO with broad-band photometry, we use the SED fitting algorithm CIGALE to derive SFRs and $M_*$ and have adapted it to account for the full photometric redshift PDF uncertainty. Applying a SF selection using the D4000 index, we find evidence for strong evolution in the normalisation of the SFR-$M_*$ relation out to $z\sim 3$ and a roughly constant slope of (SFR $\propto M_*^{\alpha}$) $\alpha=0.69\pm0.02$ to $z\sim 1.7$. We find this increases close to unity toward $z\sim2.65$. Alternatively, if we apply a colour selection, we find a distinct turnover in the SFR-$M_*$ relation between $0.7\lesssim z\lesssim2.0$ at the high mass end, and suggest that this is due to an increased contamination from passive galaxies. We find evolution of the specific SFR $\propto(1+z)^{2.60}$ at $\log(M_*)\sim$10.5, out to $z\lesssim2.4$ with an observed flattening beyond $z\sim$ 2 with increased stellar mass. Comparing to a range of simulations we find the analytical scaling relation approaches, that invoke an equilibrium model, a good fit to our data, suggesting that a continual smooth accretion regulated by continual outflows may be a key driver in the overall growth of SFGs.Comment: 19 pages, 18 figures, accepted for publication in MNRA

CIGALEMC: Galaxy Parameter Estimation using a Markov Chain Monte Carlo Approach with Cigale

We introduce a fast Markov Chain Monte Carlo (MCMC) exploration of the astrophysical parameter space using a modified version of the publicly available code CIGALE (Code Investigating GALaxy emission). The original CIGALE builds a grid of theoretical Spectral Energy Distribution (SED) models and fits to photometric fluxes from Ultraviolet (UV) to Infrared (IR) to put contraints on parameters related to both formation and evolution of galaxies. Such a grid-based method can lead to a long and challenging parameter extraction since the computation time increases exponentially with the number of parameters considered and results can be dependent on the density of sampling points, which must be chosen in advance for each parameter. Markov Chain Monte Carlo methods, on the other hand, scale approximately linearly with the number of parameters, allowing a faster and more accurate exploration of the parameter space by using a smaller number of efficiently chosen samples. We test our MCMC version of the code CIGALE (called CIGALEMC) with simulated data. After checking the ability of the code to retrieve the input parameters used to build the mock sample, we fit theoretical SEDs to real data from the well known and studied SINGS sample. We discuss constraints on the parameters and show the advantages of our MCMC sampling method in terms of accuracy of the results and optimization of CPU time.Comment: 12 pages, 8 figures, 4 tables, updated to match the version accepted for publication in ApJ; code available at http://www.oamp.fr/cigale

Les galaxies observées de l'ultraviolet à l'infrarouge. Les résultats du télescope spatial Herschel

Ma thèse s'inscrit dans l'étude de la physique extragalactique. Pendant mes trois années de thèse j'ai travaillé sur les méthodes d'ajustement de la distribution d'énergie spectrale des galaxies (ou SED fitting) en effectuant un bilan énergétique entre l'émission en ultraviolet et l'émission en infrarouge. A cet effet j'ai très largement utilisé le code CIGALE (Burgarella et al. 2005, Noll et al. 2009) qui permet d'estimer les paramètres physiques des galaxies à partir de l'analyse de leur émission dans des bandes larges et intermédiares de l'ultraviolet au submillimétrique. J'ai procédé pendant ma thèse à des améliorations de ce code en rajoutant des paramètres d'extinction en sortie et j'ai implémenté plusieurs modèles d'émission de noyaux actifs de galaxies pour compléter les modèles existants.En parallèle de l'étude de la méthode de SED fitting avec des données en bandes larges et intermédiaires, j'ai développé la construction originale d'un catalogue de galaxies artificielles, dont le but est de déterminer la fiabilité des paramètres de sortie du code CIGALE et des codes de SED fitting en général. La technique du SED fitting m'a permis d'analyser plusieurs échantillons de galaxies dans l'univers proche et dans l'univers lointain possédant des données multi longueurs d'onde. Pratiquement j'ai travaillé avec des données allant de l'ultraviolet (GALEX) à l'infrarouge lointain avec les téléscopes spatiaux AKARI et Herschel. Les données AKARI couplées à des données ancillaires ont été à la base d'une étude de galaxies de l'univers local pour lesquelles j'ai pu déterminer la quantité d'atténuation.J'ai également travaillé avec les données Herschel en tant que membre des consortiums HerMES et GOODS-H. Dans le cadre du projet GOODS-H j'ai participé à la mise en évidence et à l'étude du "bump" à 2175 A d'un échantillon de galaxies distantes ainsi qu'à la formulation d'une loi d'atténuation pour ces objets. Dans le cadre d'un groupe de travail sur le SED fitting au sein d'HerMES j'ai participé à l'étude d'un échantillon de galaxies avec 0<z<3 afin de déterminer la fiabilité des paramètres physiques estimés par différents codes de SED fitting.Une partie de ma thèse a été consacrée à l'étude de galaxies distantes et lumineuses en infrarouge et à la détermination des caractéristiques physiques de ces objets grâce au code CIGALE. L'étude des paramètres de formation stellaire et d'atténuation ont fait l'objet d'un article, Giovannoli et al. (2011) paru dans la revue scientifique A&A. Toujours dans le cadre du projet HerMES j'ai pu avoir accès aux données du télescope spatial Herschel pour ces objets et donc poursuivre mon étude afin de déterminer l'importance des données infrarouges et submillimétriques pour l'étude des galaxies à haut redshift.My PhD thesis takes part of extragalactic physics. During three years I have worked on the fit of the spectral energy distribution (SED fitting) of galaxies by doing an energetic budget between the emission at ultraviolet wavelengths and the one at infrared wavelengths. I have extensively used the code CIGALE (Burgarella et al. 2005, Noll et al. 2009) allowing to estimate the physical parameters of galaxies from their broad bands and intermediate bands emission from ultraviolet wavelengths to submillimetric wavelengths. During my thesis I have improved this code by adding output parameters and several templates of active galactic nuclei to those already available.While I have studied the SED fitting technics I have also built original mock catalogues of galaxies to determine the reliability of the output parameters of CIGALE and, more generally, the reliability of parameters estimated by SED fitting codes.I have used the SED fitting method to analyse several samples of galaxies from low redshift to high redshift, with multi wavelength detections. I have used data from the ultraviolet (GALEX) to the far infrared using data from AKARI and Herschel space observatory. I have matched the AKARI data to ancillary data at other wavelengths to study nearby galaxies and determine their dust attenuation quantity. I have used Herschel data as part of HerMES and GOODS-H consortium members. In the framework of the GOODS-H project I have worked on the determination and the study of the so-called ultraviolet bump at 2175 A for a sample of high-redshift galaxies, and on the formulation of an attenuation law for these objects. In the framework of HerMES I have worked with the SED fitting working group to study a sample of galaxies with 0<z<3 to determine the reliability of the physical parameters of these objects estimated with differents SED fitting codes.A part of my thesis was devoted to the study of a sample of distant galaxies, luminous at infrared wavelengths. I have determined the physical parameters of these objects thanks to the code CIGALE. The study of the star formation parameters and the attenuation parameters has been published in Giovannoli et al. (2011), in the scientific journal A&A. With the HerMES project I could have access to Herschel data for these luminous galaxies and pursue my study to determine the importance of far infrared data to study high-redshift galaxies.determine the importance of far infrared data to study high-z galaxies