16 de febrero de 2009

Develando el bulbo galáctico

Imagen: Gemini

Un equipo de astrónomos de los países de América de Norte, ha realizado un estudio de los bulbos centrales de galaxias espirales vecinas, utilizando el espectrógrafo GMOS en el telescopio Gemini Norte, intentando resolver el problema de la evolución detallada de los componentes del bulbo y del disco en las galaxias, que desafía a los modelos cosmológicos actuales.

En el contexto del modelo cosmológico Materia Oscura Fría-Lambda (L-CDM) del Universo, actualmente favorecido, la formación y evolución de galaxias continúa siendo un problema mayor sin resolverse. En particular, la evolución detallada de los componentes del bulbo y del disco en las galaxias espirales no está bien representada en las simulaciones actuales. Las discrepancias entre datos y modelos no necesariamente reflejan una falla en el modelo L-CDM, pero podrían indicar regímenes y procesos físicos que o están pobremente entendidos o son difíciles de implementar en las grandes simulaciones. Teniendo en cuenta los importantes desafíos que enfrentan los modelos actuales de la formación galáctica, la orientación hacia una verdadera comprensión de las galaxias de disco, debería provenir de una perspectiva observacional como la descrita aquí, usando el espectrógrafo de objetos múltiples de Gemini, GMOS.

Un sondeo muy útil para discernir entre escenarios de formación es realizar un corte detallado por edad, metalicidad (Z) y propiedades cinemáticas del contenido de las poblaciones estelares (SP) que integran los bulbos de todos los tipos. Es necesaria información acerca tanto de las cantidades de masa livianas como pesadas para formarse una imagen acabada de la historia de la formación estelar (SFH) de un sistema dado. Más allá del grupo local, las observaciones son limitadas a la luz integrada a lo largo de una dada línea de visión, que debe entonces ser deconvolucionada en las fracciones relativas de estrellas de una población dada que contribuye a la totalidad de la luz. Este desafío es especialmente importante para galaxias espirales que se sabe que albergan una mezcla de estrellas jóvenes y viejas y pueden sufrir de extinción por polvo.

Para abordar estas cuestiones, Lauren A. MacArthur (Instituto Tecnológico de California, Caltech, Estados Unidos), J. Jesús González (Universidad Nacional Autónoma de México) y Stéphane Courteau (Universidad de la Reina, Canadá) recabaron una profunda espectroscopia de rendija larga de una muestra de ocho galaxias espirales cercanas usando GMOS en el telescopio de 8 metros Gemini Norte.

Los espectros de alta calidad de GMOS fueron usados para elaborar una técnica de "síntesis de toda la población" para determinar el contenido estelar de cada espectro. El método consiste en una combinación lineal optimizada simple de la Población Estelar Simple (SSP, por ejemplo estallidos simples de formación de estrellas para una edad y un Z dados) como plantilla para el modelo del espectro completo, mientras se enmascaran las regiones pobremente representadas por los modelos. La SFH muestreada en forma estocástica conlleva a los parámetros de las verdaderas poblaciones estelares promedio para cada espectro. Esto difiere de muchos estudios que proveen valores de SSP equivalentes que están fuertemente sesgados por el último episodio de formación estelar, aún cuando su contribución a la masa estelar del bulbo sea mínima.

Los espectros GMOS también permitieron mediciones cinemáticas (dispersión de velocidades y rotación) y la evaluación de las tendencias entre los parámetros físicos. La tendencia en el aumento promedio de la edad y de Z con respecto a la dispersión de velocidades en los valores de masa liviana desaparece cuando se consideran los valores de masa pesada, indicando que la masa de todos los bulbos de las galaxias espirales está dominada por una población de estrellas muy viejas y ricas en metales. Todas siguen la misma tendencia que a medida que aumenta la edad y el Z del esferoide, aumenta la dispersión de velocidades. Sin embargo, cuando se considera una SFH más compleja que una única explosión de formación de estrellas, se reduce significativamente la dispersión en la relación de las edades con la dispersión de velocidades.

Estos resultados implican que la formación del bulbo está dominada por los procesos que son comunes a todos los esferoides, ya sea que residan en el disco o no. El proceso de formación ocurre en escalas de tiempo más cortas para esferoides con las más altas dispersiones de velocidades centrales, y es pequeña la contribución relativa a la masa estelar en los bulbos por vía de procesos seculares o de formación estelar "rejuvenecida", pero generalmente se incrementa en peso cuando decrece la dispersión de velocidades centrales.

Este trabajo se publica bajo el título "Stellar Population and Kinematic Profiles in Spiral Bulges & Disks: Population Synthesis of Integrated Spectra" de Lauren A. MacArthur, J. Jesús González, y Stéphane Courteau, en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2009, (en proceso de impresión).

(saa) (mg)

Más información en:
http://www.gemini.edu/