Modelado auto-consistente de la emisión de estrellas y polvo en galaxias luminosas en IR a redshift intermedio

Resumen

En esta tesis investigamos las propiedades estelares de una muestra de 19 galaxias seleccionadas en el infrarrojo lejano (FIR) en el intervalo de desplazamiento al rojo entre 0.6 y 1.5, analizando su distribuciones espectrales de energía (SEDs) desde el ultravioleta (UV) hasta el FIR. La muestra se deriva de objetos con 3 o más medidas fotométricas en el FIR, una tomada a 70 micras con MIPS en Spitzer y mínimo otras dos adquiridas con PACS y SPIRE en Herschel. Esta fotometría permite estimar de forma precisa la luminosidad total en el IR de estas galaxias brillante en el IR (LIRGs y ULIRGs). Las SEDs desde el UV hasta el FIR son ajustadas usando modelos de poblaciones estelares y emisión del polvo provenientes de programas (Synthesizer y CIGALE) que conectan usando técnicas de balance energético la atenuación de la emisión estelar debida al polvo y su posterior re-emisión en el FIR. Asumimos una historia de formación estelar (SFH) de referencia descrita por una población estelar joven traslapando una población estelar evolucionada, ambas caracterizadas con funciones exponenciales decrecientes. Determinamos el impacto en nuestros resultados cuando se constriñe o no, la atenuación de la emisión estelar usando el método de balance energético, y su efecto en combinación con modelos que asumen una población estelar en lugar de dos. Este análisis con balance energético permite: 1) caracterizar las poblaciones estelares de (U)LIRGs con propiedades físicas robustas determinadas al romper la degeneración edad-polvo; 2) estimar adecuadamente la cantidad de atenuación de la emisión estelar en estas galaxias; 3) mejorar las estimaciones de masa estelar y tasa de formación estelar (SFR) en (U)LIRGs; 4) calcular el tiempo que transcurren las galaxias en la fase (U)LIRG, y la masa estelar que se agrega a las galaxias en dicha fase; 5) determinar que propiedades de las poblaciones estelares ejercen mayor impacto en la estimación de masas estelares y SFRs en (U)LIRGs; y 6) evaluar como las suposiciones a priori y el uso de programas diferentes en el modelado afectan los resultados en propiedades estelares de (U)LIRGs Nuestros resultados son los siguientes: La omisión de la constricción FIR produce una sobrestimación promedio de la atenuación de la población joven en la banda V de 0.4 mag, que produce una subestimación promedio de la edad de la población joven en un factor de 6. Las SFRs actuales derivadas con CIGALE y Synthesizer abarcan 70 - 2000 y 70 - 1000 masas solares por año, respectivamente. Encontramos que SFRs obtenidas del modelado de SEDs son afectadas por la edad de la población más joven. El efecto puede cambiar la estimación hasta en un factor 2 al comparar resultados obtenidos con una SFH constante modelada con una población de edad 100 Myr (la suposición típica en estimadores de SFR clásicos) con brotes tan jóenes como 20 Myr. Las SFHs más adecuadas para nuestra muestra, determinadas con CIGALE y Synthesizer, están caracterizadas por dos poblaciones; unapoblación joven formando estrellas a una tasa constante, consecuentemente dominando la formación estelar actual, el aporte de la población vieja es principalmente masa estelar Las edades de la población joven estimadas con ambos programas son menores a 400 Myr, con valores menores 100 Myr para tres cuartos y la mitad de estas (U)LIRGs de acuerdo a Synthesizer y CIGALE, respectivamente. Estos valores son compatiblescon estimaciones de la duración de brotes intensos en galaxias submilimétricas 100 - 300 Myr El valor mediano de la SFR derivada del modelado de SED de nuestra muestra es 230 masas solares por año. Asumiendo este valor y una duración de la fase (U)LIRG de 100 Myr, nuestros objetos aumentan su masa estelar en un 40 por ciento en dicha fase Nuestra conclusión es que para derivar propiedades robustas y precisas de las poblaciones estelares en (U)LIRGs es esencial un análisis auto-consistente de la atenuación de la luz estelar y la emisión del polvo en estas galaxias