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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2020.tde-15092020-000808
Documento
Autor
Nombre completo
Maria Luisa Gomes Buzzo
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2020
Director
Tribunal
Oliveira, Claudia Lucia Mendes de (Presidente)
Cypriano, Eduardo Serra
Ferrari, Fabricio
Menéndez-Delmestre, Karín
Título en inglés
Detailed Studies of Lencitular Galaxies in the Local Universe
Palabras clave en inglés
formation
galaxies
morphology
stellar population
Resumen en inglés
S0 galaxies are supposedly a transitional stage in the life of a galaxy, in which it shares properties of both elliptical and spiral galaxies. Thus, understanding this type of object can bring important information on the whole field of galaxy evolution. Lenticular galaxies account for almost half of the giant galaxy population in the nearby universe, yet their formation history and whether they are a unique or a composite class of objects remain an open question of modern astronomy. In this work, we study this class of galaxies in three fronts using different datasets: firstly, we look at a fully formed lenticular galaxy, NGC 3115, using multi-wavelength data to recover its formation history and evolution; secondly, we look at an event that could generate an S0, the major merger NGC 1487, using MUSE/VLT integral field spectroscopy (IFS) data. Finally, we study the distribution of S0 galaxies in the local universe using photometric data from the S-PLUS survey. Putting together these three works, we aim at providing a better understanding of lenticular galaxies in the local universe and at identifying what are the progenitors and the most likely formation scenarios in different environments. In the Hubble classification scheme, lenticular galaxies are defined to have a disk, without spiral arms. Yet a more detailed study reveals that lenticulars present several subcomponents, as a disk, a bulge, and in some cases also a bar and lenses. Decomposing a galaxy in its components allows recovering the colour gradients present in the system, its star formation history and, finally, its assembly history. We used GALFITM to perform a multi-wavelength structural decomposition of the closest lenticular galaxy to the MW, NGC 3115, resulting in the description of its stellar populations into three main components, including a bulge, a thin disk and a thick disk. We recovered pixelized color-magnitude diagrams and the spectral energy distribution of the components. The results show that the majority of the mass of the galaxy is in the bulge region and that this is the bluest component, suggesting both active galactic nuclei (AGN) activity and recent star formation events. We show that this galaxy holds a bar and central spiral-like features, probably created during a recent interaction. Finally, we propose a scenario for the formation of NGC 3115 based on an initial gas-rich merger, followed by a sequence of accretions and AGN feedback, responsible for quenching the galaxy, until a recent encounter reignited the star formation in the bulge and generated the observed spiral features. It is well known that S0 galaxies can be formed by different processes, here we study the effectiveness of major mergers as one of the formation mechanisms of S0 galaxies. Using MUSE/VLT IFU data of the major merger NGC 1487, we study the physical and kinematical properties of the system. We find an inversion in the metallicity gradient of the system NGC1487, explained by metal mixing processes. The velocity field revealed a rotating pattern in one of the sub-components of NGC1487, showing that the galaxy may be in the process of recreating a disc. We conclude that if the evolution of the system would lead to the formation of a disc, then this merger event could evolve passively to become an S0 galaxy in several Gyr from now. Finally, to understand the distribution of lenticular galaxies in the local universe, and the role of environments in their formation, we determined photometric redshifts and spectral types for galaxies in the S-PLUS survey. We identified the objects best-fitted by the lenticular galaxies template and found their distribution across the local universe. The results show that S0s mostly lie in clustered regions and are hardly isolated. Moreover, we show that among galaxies identified as lenticular according to their spectral-type, the ones with low star formation rates also present a visual morphology typical of lenticular galaxies, while those with high star formation rates are probably lenticular galaxies with nuclear activity or incorrectly classified spiral galaxies.
Título en portugués
Estudos detalhados de galáxias lenticulares no universo local
Palabras clave en portugués
formação
galáxias
morfologia
populações estelares
Resumen en portugués
Galáxias S0 são supostamente uma fase de transição na vida de uma galáxia, na qual partilha propriedades tanto de galáxias elípticas como de galáxias espirais. Assim, a compreensão deste tipo de objeto pode trazer informações importantes sobre todo o campo de evolução de galáxias. As galáxias lenticulares representam quase metade da população de galáxias gigantes no universo próximo, no entanto, a sua história de formação, e se são uma classe de objetos única ou composta, continuam a ser questões em aberto na astronomia moderna. Neste trabalho, estudamos esta classe de galáxias em três frentes usando diferentes conjuntos de dados: primeiro, olhamos para uma galáxia lenticular totalmente formada, NGC 3115, usando dados em variados comprimentos de onda em busca de recuperar a sua história de formação e evolução; em segundo lugar, olhamos para um evento que poderia gerar uma galáxia S0, a fusão massiva NGC 1487, usando dados em espectroscopia de campo integrado (IFS) do MUSE/VLT. Finalmente, estudamos a distribuição de galáxias S0 no universo local usando dados fotométricos do mapeamento S-PLUS. Reunindo estes três trabalhos, pretendemos proporcionar uma melhor compreensão das galáxias lenticulares no universo local e identificar quais são os progenitores e os cenários de formação mais prováveis em diferentes ambientes. No esquema de classificação de Hubble, galáxias lenticulares são definidas como tendo um disco, sem braços espirais. No entanto, um estudo mais detalhado revela que estas apresentam várias subcomponentes, como um disco, um bojo, e em alguns casos também uma barra e lentes. A decomposição de uma galáxia nas suas componentes permite recuperar os gradientes de cor presentes no sistema, a sua história de formação estelar e, finalmente, a sua história de formação. Utilizamos GALFITM para realizar esta decomposição em variados comprimentos de onda simultaneamente da galáxia lenticular mais próxima da Via Láctea, NGC 3115, resultando na descrição de suas populações estelares em três componentes principais, incluindo um bojo, um disco fino e um disco espesso. Recuperamos diagramas cor-magnitude pixelizados e a distribuição espectral de energia das componentes. Os resultados mostram que a maioria da massa da galáxia se encontra na região do bojo e que esta é a componente mais azul, sugerindo tanto atividade de núcleos ativos de galáxias (AGN) como eventos recentes de formação estelar. Mostramos que esta galáxia possui uma barra e características semelhantes à espirais, provavelmente criadas durante uma interação recente. Finalmente, propomos um cenário para a formação de NGC 3115 com base numa fusão inicial rica em gás, seguida por uma sequência de acréscimos e feedback de AGN, responsável pela cessão da formação estelar na galáxia, até que um encontro recente reacendeu a formação estelar no bojo e gerou as características em espiral observadas. É bem conhecido que galáxias S0 podem ser formadas por diferentes processos, e por isso aqui estudamos a eficácia de fusões massivas como um dos mecanismos de formação das galáxias S0. Usando dados em IFS do MUSE/VLT da galáxia em interação NGC 1487, estudamos as propriedades físicas e cinemáticas do sistema. Encontramos uma inversão no gradiente de metalicidade do sistema NGC 1487, explicada por processos de mistura de metais. O campo de velocidade revelou um padrão de rotação numa das subcomponentes de NGC 1487, mostrando que a galáxia pode estar em processo de recriação de um disco. Concluímos que se a evolução do sistema levar à formação de um disco, então este evento de fusão poderia evoluir passivamente para se tornar uma galáxia S0 em vários giga-anos. Finalmente, para compreender a distribuição das galáxias lenticulares no universo local, e o papel dos ambientes na sua formação, determinamos redshifts fotométricos e tipos espectrais de galáxias no mapeamento S-PLUS. Identificamos os objetos melhor ajustados pelo espectro teórico de galáxias lenticulares e encontramos a sua distribuição em todo o universo local. Os resultados mostram que as S0s se encontram, na sua maioria, em regiões aglomeradas e estão dificilmente isoladas. Além disso, mostramos que entre as galáxias identificadas como lenticulares de acordo com o seu tipo espectral, as que apresentam baixas taxas de formação estelar também apresentam uma morfologia visual típica das galáxias lenticulares, enquanto as que apresentam altas taxas de formação estelar são provavelmente lenticulares com atividade nuclear ou galáxias espirais classificadas incorretamente.
 
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Fecha de Publicación
2020-11-06
 
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