Análisis espacialmente resuelto de la tasa de formación estelar y su densidad cósmica en galaxias cercanas

Resumen

La formación estelar es uno de los procesos físicos más relevantes que determinan la formación de las galaxias, además de ser un factor esencial para su evolución. Esta Tesis Doctoral tiene como objetivo abordar el tema de la formación estelar en galaxias cercanas explorando distintas escalas físicas que van desde las galaxias como sistemas completos hasta las diferentes componentes estructurales que las forman, tales como bulbos, barras, y discos. La manera de proceder ha sido la siguiente, (I) se ha determinado la tasa de formación estelar actual en galaxias externas desde una perspectiva global, (II) se ha analizado la variación de la tasa de formación estelar a lo largo de las distintas estructuras internas que moldean las galaxias (bulbos, barras, y discos) con el objetivo de caracterizar los procesos de activación y supresión presentes, (III) finalmente, se proporcionan los valores de la densidad de la tasa de formación estelar para las galaxias y para sus componentes. La aparición de técnicas de espectroscopía de campo integral (del inglés, Integral Field Spectroscopy), que combinan al mismo tiempo las ventajas de la imagen y la espectroscopía clásica, es especialmente apropiada para el estudio en dos dimensiones de la estructura de las galaxias, aportando información espacial y espectral de manera simultánea. Por ello, a lo largo de esta tesis, hemos empleado los cubos de datos de la exploración de galaxias cercanas CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area Survey). En la primera parte de esta tesis, se proporcionan un conjunto de trazadores de la tasa de formación estelar empíricamente calibrados y actualizados, anclados al trazador Halfa previamente corregido de extinción. La luminosidad de la línea de recombinación Halfa es elegida como trazador de referencia ya que recupera de forma precisa la formación estelar más instantánea, trazando la emisión del gas ionizado en los alrededores de las estrellas jóvenes más masivas y con un tiempo de vida más corto (aproximadamente 3 - 10 Myr). Se proporcionan trazadores tanto de una sola banda como trazadores compuestos, también conocidos como trazadores híbridos. Estos últimos han sido derivados basándonos en la aproximación de balance energético analizando sus límites de aplicabilidad detalladamente. El empleo de datos IFS proporciona los requisitos técnicos necesarios para asegurar una correcta determinación de la atenuación por polvo, una cobertura completa de la extensión de la galaxia así como una precisa sustracción del continuo estelar subyacente. Las conclusiones derivadas de este estudio permiten explorar la distribución de la tasa de formación estelar de forma espacialmente resuelta. Así, el análisis de la tasa de formación estelar se lleva a cabo aislando las componentes internas que componen las galaxias (bulbos, barras, y discos). El método aplicado es una combinación de la descomposición fotométrica multi-componente en dos dimensiones usando imágenes de SDSS con los datos IFS de CALIFA. La motivación principal de este trabajo es aclarar cuales son los mecanismos que regulan, activan y finalizan los procesos de formación estelar dentro de las galaxias. También se analizan las relaciones fundamentales entre la formación estelar y otras propiedades físicas inherentes a las galaxias. Finalmente, construimos la Función de Luminosidad en Halfa tratando las galaxias como un todo y, también, para sus componentes morfológicas con el objetivo principal de determinar los valores de la densidad de la tasa de formación estelar en el Universo Local. Estos valores son restricciones fundamentales a los modelos de formación y evolución de las galaxias que deberían ser capaces de reproducirlos. A lo largo de esta tesis, hemos demostrado la singularidad de usar datos IFS en una muestra que cubre un rango amplio de propiedades físicas relevantes, para proporcionar un conocimiento profundo en las procesos de formación estelar que dominan las galaxias.