DEFENSA TESIS DOCTORAL 29-01-2015
"Multi-wavelength study of the population of galaxies in intermediate-redshift clusters: the case of RXJ1257.2+4738 at z~0.9"

Doctorando: Irene Pintos Castro, IAC y CAB

Directores: Miguel Sánchez Portal (ESAC) y Jordi Cepa Nogué (IAC)

Fecha: 29 de enero de 2015, 12:00h

Lugar: Facultad de Físicas, Universidad de La Laguna, Tenerife

Título: Multi-wavelength study of the population of galaxies in intermediate-redshift clusters: the case of RXJ1257.2+4738 at z~0.9

Resumen: “Los cúmulos de galaxias son las estructuras virializadas más grandes del Universo” es una de las frases más empleadas dentro de la investigación en la rama de los cúmulos de galaxias. Esto es así debido a que tales sistemas gravitacionalmente unidos resultan ser laboratorios ideales para el estudio directo de su contenido bariónico (el medio intracumular y sus galaxias) y también de forma indirecta medir su contenido de materia oscura. En la presente tesis centramos nuestra atención en la población de las galaxias dentro de los cúmulos con el fin the arrojar algo de luz en el conocimiento sobre cuáles pueden ser los mecanisos que actúan sobre las galaxias produciendo las transformaciones morfológicas, el estallido/truncamiento de la formación estelar, cambios en los colores, etc. Hemos investigado las propiedades físicas de estas poblaciones de galaxias en dos cúmulos distantes con el objetivo de restringir los procesos físicos que gobiernan la evolución de los cúmulos y sus galaxias miembro.

Con este fin, hemos empleado una novedosa técnica observacional, como son los filtros sintonizables (TF de sus siglas en inglés) de OSIRIS/GTC, para detectar galaxias con líneas de emisión. En concreto, presentamos el cartografiado de dos líneas: Halpha en el cúmulo Cl0024+1654 a z =~ 0.4, y [O ii] en el cúmulo RXJ1257+4738 a z =~ 0.9. Dado que la técnica usada es poco frecuente, hemos incluido en este manuscrito una descripción detallada de los procedimientos realizados para llegar a los catálogos finales desde los datos crudos. Los catálogos finalmente derivados para cada uno de los cúmulos demuestran la gran capacidad de los TFs para obtener una muestra robusta de galaxias miembro. Los resultados obtenidos muestran cómo somos capaces de determinar la posición de la línea con alta precisión, lo que nos permite calcular velocidades radiales comparables a las que obtendríamos con datos espectroscópicos de baja resolución, y de derivar el flujo de la línea, lo que nos permite estimar la tasa de formación estelar.

Además, en el caso particular de Cl0024, hemos demostrado también el potencial de las galaxias con líneas de emisión para estimar, empleando el método de las cáusticas de Diaferio & Geller (1997), la masa total de cúmulo. Para este cúmulo, los datos del TF también nos han permitido separar las líneas de Halpha y [N ii] de forma que somos capaces de estudiar la población de galaxias con núcleos activos.

El análisis del cúmulo RXJ1257, que es el objetivo principal de esta tesis, lo hemos realizado en tres bloques: la visión infrarroja, el cartografiado en la línea de emisión de [O ii], y la caracterización morfológica de las galaxias. En este caso, además de utilizar datos tomados con la técnica del TF, el estudio completo ha sido posible gracias al uso de un conjunto de datos multilongitud de onda que cubren desde el óptico al infrarrojo lejano. Este conjunto de datos incluye: imagen en banda ancha g'r'i'z' de OSIRIS/GTC, imagen en la banda J de LIRIS/WHT, las cuatro bandas de IRAC/Spitzer, la banda de 24 m de MIPS/Spitzer, las bandas de 100 y 160 m de PACS/Herschel, y las tres bandas de SPIRE/Herschel. El primer paso fue crear un catálogo de miembros fiables del cúmulo (~ 300 galaxias) mediante el ajuste de plantillas a la distribución espectral de energía obtenida con los datos multilongitud de onda. A continuación analizamos las poblaciones de emisores en infrarrojo lejano y [O ii]. Como resultado, observamos que las subestruturas del cúmulo tienen una distribución filamentosa con la poblacion de galaxias con emisión situada preferentemente en los medios de densidad intermedia, lo que sugiere que RXJ1257 es un cúmulo aún en formación. Hemos encontrado que una galaxia media con formación estelar forma las mismas estrellas por unidad de tiempo, independientemente de la zona de densidad en la que se encuentre. Por el contrario, el número relativo de galaxias con formación estelar frente al número total de galaxias es significativamente mayor en medios de densidad intermedia a, incluso, alta. Por lo tanto, para este cúmulo, hemos observado que el truncamiento de la actividad de la formación estelar aún no ha tenido lugar, incluso en las zonas de mayor densidad local de galaxias. Debido a que las poblaciones de emisores FIR y de [O ii] no solapan por completo, hemos investigado las tres muestras de galaxias con formación estelar (emisores sólo en [O ii], sólo con FIR, y con detección en ambos), obteniendo que la explicación más plausible a la falta de emisión en [O ii] en la población más masiva y roja de emisores FIR es la atenuación producida por el polvo.

Por último, esta tesis incluye una clasificación detallada de los miembros del cúmulo RXJ1257. En este trabajado hemos usado los métodos no paramétricos implementados en el código galSVM (Huertas-Company et al. 2008) para mostrar la viabilidad de una clasificación morfológica parcial de galaxias en cúmulos a z ~ 0.9 con datos de telescopios en tierra, como el GTC. El análisis de la clasificación obtenida señala que incluso en un cúmulo tan joven y distante como RXJ1257 las galaxias de tipo temprano ya se concentran en las regiones más densas, mientras que las galaxias de tipo tardío tienden a situarse a cierta distancia del centro del cúmulo.

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