A VLT-SINFONI study of local luminous and ultraluminous infrared galaxies

Resumen

La importancia de las Galaxias Luminosas y Ultraluminosas en el Infrarrojo en el contexto de la evolución de las galaxias ha quedado claramente establecido desde su descubrimiento. Las (U)LIRGs locales son objetos especialmente útiles para el estudio de los casos más extremos de formación estelar en regiones compactas, coexistiendo con núcleos galácticos activos, así¿ como su impacto en el medio interestelar. Haciendo uso de la alta resolución espacial y S/N que proporcionan las muestras locales, el estudio de (U)LIRGs cercanas proporciona una oportunidad única para llevar a cabo análisis detallados de estos procesos físicos, y es una pieza fundamental en la comprensión de sus correspondientes homólogos más distantes.Esta tesis presenta, por primera vez, un estudio exhaustivo de LIRGs y ULIRGs locales en el infrarrojo cercano, basado en observaciones realizadas con el instrumento VLT-SINFONI. Además, presentamos el estudio detallado de la cinemática del gas en las regiones centrales de la galaxia M83, centrado en analizar el papel que juegan las supernovas en ¿moldear¿ la cinemática del gas a escalas de decenas de pa¿rsecs,El estudio de la cinemática de M83 se basa en observaciones realizadas con VLT-SINFONI con óptica adaptativa. Las regiones internas de M83 se han muestreado con una resolución espacial sin precedentes de ~0.2 arcsec, y su análisis muestra que, mientras la cinemática estelar traza el campo de velocidades global correspondiente a una rotación uniforme, la cinemática del gas, a escalas de unas decenas de parsecs, parece estar dominada por ondas de choque y flujos de gas. Hemos abordado la cuestión de la localización del núcleo de M83, y proponemos que el núcleo óptico de M83 es en su lugar un cúmulo estelar de ~100 millones de años situado en el centro fotométrico y cinemático de M83.Respecto al análisis de la muestra local de LIRGs y ULIRGs, presentamos el atlas 2D de las distribuciones de flujo y cinemática del gas ionizado, parcialmente ionizado y gas molecular templado de las galaxias de la muestra. El análisis de los mapas de emisión muestra que las regiones de formación estelar más luminosas se localizan típicamente en las estructuras de anillos o brazos espirales en las LIRGs, mientras que en las ULIRGs coinciden con los núcleos de las fuentes. En las LIRGs, todas las fases del gas parecen presentar la misma cinemática. La cinemática en ULIRGs es muy compleja debido a que la mayoría de estos objetos son sistemas en interacción.Hemos analizado en detalle la estructura 2D de la extinción en las galaxias de la muestra, basándonos en los cocientes de líneas Br¿/Br¿ y Pa¿/Br¿ . Observamos que la distribución del polvo en LIRGs y ULIRGs muestra una estructura irregular en escalas inferiores al kpc. Haciendo uso de los mapas de extinción, hemos estudiado en detalle la estructura 2D de la tasa de formación estelar (SFR) y de la densidad de tasa de formación estelar (¿SFR) en nuestra muestra de (U)LIRGs. LIRGs y ULIRGs muestran valores medianos muy similares en cuanto a la ¿SFR observada. La diferencia entre estos valores aumenta al tener en cuenta la extinción. Hemos encontrado que la resolución espacial de los mapas de emisión, es decir, la escala física por spaxel, tiene implicaciones directas al derivar magnitudes físicas como la extinción y la ¿SFR, siendo estos efectos más importantes a alto desplazamiento al rojo.Asimismo, hemos observado una estrecha relación entre nuestras medidas en el infrarrojo cercano y la SFR derivada a partir de datos de Spitzer en 24¿m y la luminosidad total infrarroja. Cuando se comparan con medidas en el óptico, encontramos que las medidas en el infrarrojo cercano son ~3 veces mayores.Por otro lado, hemos identificado una muestra de 95 regiones de formación estelar. Las propiedades de estas regiones muestran que se asemejan más a las regiones de formación estelar en objetos a alto desplazamiento al rojo que a aquellas regiones procedentes de galaxias locales ¿normales¿.