Formación y evolución de galaxias elı́pticas

Abstract

La formación y evolución de galaxias dominadas por dispersión de velocidad es aún un tema abierto y motivo de controversias en el contexto del modelo de agregación jerárquica. En la actualidad se sabe que tanto factores externos como internos a una galaxia pueden contribuir a determinar su morfología. Las características de las galaxias dependen fuertemente de los procesos físicos bariónicos tales como los procesos de enfriamiento y calentamiento radiativo, la formación estelar y la liberación de energía y elementos químicos durante diferentes etapas de evolución estelar. En particular el proceso de retroalimentación por explosiones de Supernovas (SN) es esencial para regular la formación estelar. También la energía eyectada por los núcleos activos de galaxias (AGN) contribuye a esta regulación, dependiendo de la masa de la galaxia y de su historia de formación.Las simulaciones numéricas cosmológicas constituyen una herramienta fundamental para esta clase de estudios ya que proveen el marco teórico para interpretar las observaciones, siendo éstas, a la vez, imprescindibles para contrastar y mejorar los modelos desarrollados. En la presente tesis se aborda el estudio de galaxias dominadas por dispersión mediante simulaciones numéricas hidrodinámicas cosmológicas. Se analizan las propiedades de las componentes galácticas a muy bajo corrimiento al rojo para contrastar los resultados con observaciones del Universo Local. Entre las características estudiadas se encuentran las propiedades estructurales y dinámicas y sus relaciones de escala, colores y tasa de formación estelar, que revelan la importancia de la retroalimentación energética como así también de ciertas características morfológicas que empiezan a ser observadas por los nuevos relevamientos de galaxias. Se analiza el proceso de ensamblaje de galaxias esferoidales a través de las historias arqueológicas del crecimiento de la masa estelar. Asimismo, se analizan las relaciones existentes entre tamaño, formas, velocidades de rotación, edades y metalicidades de las poblaciones estelares en las galaxias simuladas.Para estos estudios se utilizan distintas herramientas numéricas y simulaciones de diferentes resoluciones numéricas.Nuestros resultados indican que en un modelo de agregación jerárquica es posible reproducir galaxias esferoidales con relaciones de escala similares a las observadas. Un resultado importante es la presencia de una componente de disco en todas las galaxias estudiadas, y más aun, el hecho de que parte de esta componente está embebida dentro del esferoide.Las diferencias encontradas entre los colores y tasa de formación estelar simulados y observados sugieren la necesidad de mecanismos de retroalimentación energética más eficientes para regular la formación estelar a través de explosiones de SNs.El análisis de las historias arqueológicas muestra una tendencia a que las galaxias más masivas formen sus estrellas anteriormente, en acuerdo con observaciones recientes, las cuales también indican, en promedio, un crecimiento de adentro hacia afuera.En las simulaciones analizadas, galaxias menos masivas muestran un crecimiento de afuera hacia adentro el cual sugiere la necesidad de procesos de inhibición de la formación estelar más fuertes, tanto de SN como de AGN.Este comportamiento también podría deberse a la acreción de material extagaláctico a través de fusiones menores.En resumen, este estudio encuentra que la formación de galaxias en un universo jerárquico se produce a través de la combinación de procesos de acreción y fusiones. Estas galaxias, con bajo contenido de momento angular específico, determinan propiedades estructurales, como la relación de Faber-Jackson, el Plano Fundamental y la relación masa-tamaño en forma consistente con las observaciones. El problema aún por resolver se relaciona con el proceso de regulación eficiente de la formación estelar que permita reproducir las distribuciones de edades en función del radio y los colores de las galaxias elípticas. Nuestros resultados sugieren una revisión de la modelización de los procesos de retroalimentación de energía en simulaciones cosmológicas.