Science

Mes recherches visent à comprendre la formation et l’évolution des galaxies dans leur environnement cosmique, en particulier dans l’Univers jeune. En analysant des amas et protoamas de galaxies lointains à z ~ 2, j’étudie les processus physiques qui gouvernent la croissance des galaxies, le rôle des grandes structures et les liens entre formation stellaire, trous noirs supermassifs et dynamique du gaz.

Je suis spécialisée dans l’exploitation de données multi-longueurs d’onde : je combine spectroscopie à champ intégral (IFS) et imagerie à haute résolution pour sonder l’interaction entre les galaxies et leur environnement. Grâce à des observations avec des instruments comme KCWI, HST et MUSE, j’analyse la cinématique du gaz, la rétroaction des noyaux actifs de galaxies (AGN) et la présence de lumière intra-amas diffuse (ICL), indicateur de la formation précoce des structures. Mon travail s’appuie aussi sur des simulations numériques et des modèles cosmologiques pour interpréter les observations et donner un cadre théorique à l’étude de l’évolution des galaxies.

Une part importante de mes recherches porte sur les milieux circumgalactique et intergalactique (CGM/IGM), et sur la manière dont les galaxies échangent du gaz avec leur environnement. En étudiant les galaxies émettrices Lyman-alpha et leurs halos gazeux étendus, je contrains le fond ultraviolet cosmique (UVB) et la distribution de la matière dans les grandes structures de l’Univers.

Mon travail est profondément interdisciplinaire, entre astrophysique, cosmologie et science des données. Je collabore activement avec des équipes internationales pour développer de nouvelles stratégies d’observation et techniques d’analyse. Je suis aussi engagée dans la médiation scientifique : je relie l’astronomie à des initiatives culturelles et éducatives plus larges pour rendre des concepts scientifiques complexes accessibles à des publics variés.

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Publications évaluées par les pairs

Voici les articles évalués par les pairs auxquels j’ai contribué, des galaxies et de la toile cosmique jusqu’aux atmosphères planétaires.

Ly-alpha emission reveals two satellite halos around massive groups at z ~ 3: The puzzling case of a quiescent central galaxy
S. Guo et al. (dont S. G. Gallego), Astronomy & Astrophysics, 704, A340 (2025).
Coevolution of halo and quasar properties in dense environments: CARLA J1017+6116 at z = 2.8
S. G. Gallego et al., Astronomy & Astrophysics, 698, A243 (2025).
A giant disk galaxy two billion years after the Big Bang
W. Wang et al. (dont S. G. Gallego), Nature Astronomy, 9, 710–719 (2025).
Characterizing the circumgalactic medium of quasars at z ~ 2.2 through Hα and Lyα emission
V. Langen et al. (dont S. G. Gallego), Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 519, 5099–5113 (2023).
The MUSE eXtremely Deep Field: Individual detections of Lyα haloes around rest-frame UV-selected galaxies at z ≃ 2.9–4.4
H. Kusakabe et al. (dont S. G. Gallego), Astronomy & Astrophysics, 660, A44 (2022).
Constraints on the structure and seasonal variations of Triton’s atmosphere from the 5 October 2017 stellar occultation and previous observations
J. Marques Oliveira et al. (dont S. G. Gallego), Astronomy & Astrophysics, 659, A136 (2022).
Constraining the cosmic UV background at z > 3 with MUSE Lyman-α emission observations
S. G. Gallego et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 504, 16–32 (2021).
A giant Lyα nebula and a small-scale clumpy outflow in the system of the exotic quasar J0952+0114 unveiled by MUSE
R. A. Marino et al. (dont S. Gallego), The Astrophysical Journal, 880, 47 (2019).
The large- and small-scale properties of the intergalactic gas in the Slug Lyα nebula revealed by MUSE He II emission observations
S. Cantalupo et al. (dont S. G. Gallego), Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 483, 5188–5204 (2019).
Stacking the Cosmic Web in fluorescent Lyα emission with MUSE
S. G. Gallego et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 475, 3854–3869 (2018).
Dark Galaxy Candidates at Redshift ~3.5 Detected with MUSE
R. A. Marino et al. (dont S. G. Gallego), The Astrophysical Journal, 859, 53 (2018).
Satellite infall and mass deposition on the Galactic Centre
S. G. Gallego & J. Cuadra, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 467, L41–L45 (2017).
Ubiquitous giant Lyα nebulae around the brightest quasars at z ~ 3.5 revealed with MUSE
E. Borisova et al. (dont S. G. Gallego), The Astrophysical Journal, 831, 39 (2016).

Projets en cours

Mes recherches actuelles portent sur la formation et l’évolution des grandes structures dans l’Univers jeune, en particulier les amas et protoamas de galaxies. Je m’intéresse depuis peu au lien entre la lumière intra-amas (ICL) et les environnements d’amas et de protoamas.

Coévolution des galaxies et de leur environnement au midi cosmique

Étude des interactions entre les galaxies et leur environnement à grande échelle à z~2 : dynamique du gaz, rétroaction des AGN et lumière intra-amas, à partir de données KCWI et HST, pour comprendre l’assemblage précoce des structures cosmiques.

Le fond ultraviolet cosmique

Contraindre l’intensité de l’UVB cosmique autour des galaxies émettrices Lyman-alpha à l’aide de données MUSE et de simulations cosmologiques.

Détection de la toile cosmique

Recherche de signaux de la toile cosmique autour des galaxies émettrices Lyman-alpha, à l’aide de données MUSE et de contraintes issues de simulations cosmologiques.

Détection d’amas de galaxies

Détection d’amas de galaxies par la technique de la séquence rouge dans les relevés CFHTLS/VIPERS, et estimation de leur richesse optique.

Simulations du centre galactique

Simulations hydrodynamiques pour comprendre l’afflux de gaz dans les ~200 pc centraux de la Voie lactée provoqué par la fusion d’une galaxie satellite.

Parcours de recherche

Recherche en licence : Mes recherches de licence portaient sur la dynamique de l’afflux de gaz dans les ~200 pc centraux de la Voie lactée : j’ai analysé comment la fusion d’une galaxie satellite perturbe la distribution du gaz au centre galactique. À l’aide de simulations hydrodynamiques, j’ai étudié comment le gaz est canalisé vers la région centrale, avec une possible formation d’étoiles et une activité près du trou noir supermassif Sagittarius A*. Ce travail a contribué à comprendre le rôle des fusions mineures dans l’alimentation des trous noirs centraux et dans la formation de la structure interne de la Voie lactée. J’ai poursuivi ce sujet pendant mon master, en affinant les modèles dynamiques et en intégrant de nouvelles contraintes issues des simulations. Ce travail a donné lieu à un article publié dans MNRAS Letters, qui éclaire l’influence de la chute de galaxies satellites sur la dynamique du gaz au centre galactique (article MNRAS).
Recherche en master : Mon mémoire de recherche portait sur la détection d’amas de galaxies par la technique de la séquence rouge dans les relevés CFHTLS/VIPERS, la caractérisation de leurs propriétés optiques et l’estimation de leur masse à partir de la richesse optique (mémoire de master). Ce travail a affiné les méthodes de détection photométrique des amas et apporté des contraintes sur la distribution de masse des amas de galaxies à redshift intermédiaire. En parallèle, j’ai mené un petit projet pour lequel j’ai développé mon propre code de transfert radiatif afin de simuler la polarisation des supernovae (SNe), en étudiant comment les asymétries du mécanisme d’explosion et la diffusion par la poussière modifient les signaux de polarisation observés ([Lien]). J’ai ainsi mieux compris l’influence de la géométrie de l’explosion sur les courbes de lumière et les profils de polarisation des SNe. J’ai aussi réalisé un projet semestriel sur les queues de marée des amas globulaires, en identifiant des courants stellaires pour aider à modéliser le potentiel du centre galactique. Ce travail a permis de mieux comprendre comment les amas globulaires interagissent dynamiquement avec le champ gravitationnel de la Voie lactée, et d’éclairer à la fois l’évolution des amas et la distribution de masse sous-jacente du centre galactique.
Recherche doctorale (ETH Zurich) : Pendant mon doctorat à l’ETH Zurich, je me suis surtout consacrée à révéler les propriétés de la toile cosmique à travers l’émission Lyman-alpha. Pour cela, j’ai développé une technique d’empilement spécifique, qui aligne les observations MUSE en spectroscopie à champ intégral d’émetteurs Lyman-alpha, afin de détecter pour la première fois en émission les faibles structures filamentaires de la toile cosmique. Cette méthode a apporté de nouvelles preuves observationnelles de la distribution du gaz intergalactique à grande échelle, et un lien direct entre les galaxies et leur environnement. À partir de cette détection, j’ai utilisé les mêmes données pour contraindre l’intensité du fond ultraviolet cosmique (UVB) dans les régions peu denses de la toile cosmique, en posant de nouvelles limites sur la façon dont le rayonnement ionisant extragalactique régule les propriétés du gaz intergalactique. Mon travail a rapproché prédictions théoriques et contraintes observationnelles sur l’émission de la toile cosmique, et éclairé la façon dont le gaz intergalactique diffus est ionisé, distribué et relié à l’évolution des galaxies dans l’Univers jeune. (thèse de doctorat).
Recherche postdoctorale (Caltech) : À Caltech, j’ai étudié un système de protoamas à grand redshift (z=2.3) par spectroscopie à champ intégral avec KCWI, et mis au jour plusieurs halos Lyα étendus autour de galaxies dans un environnement dense. Mes recherches ont apporté de nouvelles preuves de vents galactiques entraînés par les AGN et d’une formation stellaire accrue dans les régions surdenses de la toile cosmique. J’ai combiné des jeux de données multi-longueurs d’onde (ALMA, HST, Spitzer, Chandra) pour sonder les liens entre cinématique du gaz, évolution des galaxies et processus liés aux AGN. Mes résultats ont contribué à comprendre comment la rétroaction des trous noirs supermassifs influence la croissance des galaxies dans l’Univers jeune, en particulier dans les environnements qui deviendront des amas massifs à z=0. À Caltech, j’ai aussi collaboré avec le groupe de neurosciences comportementales du Prof. Shinsuke Shimojo sur la volition et le sentiment d’agentivité comme dimension de l’état de flow.
Recherche postdoctorale (Université Paris Cité) : J’étudie actuellement plusieurs protoamas du relevé CARLA, un échantillon de structures à grand redshift centrées sur des AGN radio-forts. Mes recherches portent sur la cinématique du gaz, les vents entraînés par les AGN et l’émergence de la lumière intra-amas (ICL), des éléments clés pour comprendre la formation des amas au midi cosmique (z~2). En combinant HST, KCWI et des observations multi-longueurs d’onde, j’examine comment les environnements denses façonnent l’évolution des galaxies et déclenchent une activité AGN accrue. Mon travail contribue à caractériser les premières étapes de la formation des amas, en identifiant les mécanismes qui régulent la formation stellaire et l’accrétion de gaz chez les progéniteurs des amas de galaxies massifs d’aujourd’hui.