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Proyectos de investigación astrofísica

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Estudios Cinemáticos, Estructurales y de Composición, de los Medios Interestelares e Intergalácticos (P/308603)

J E BECKMAN

J. Font Serra, J. Zaragoza Cardiel, A. Camps Fariña, A. Serrano Borlaff

Colaboradores del IAC: E. Casuso Romate, J.H. Knapen, S. Erroz Ferrer, B. García Lorenzo, M. López Corredoira, J.K. Barrera Ballesteros, I. Martínez Valpuesta

L. Gutiérrez Albores, M. Rosado, A. Rodríguez, P. Velázquez (UNAM, México); P. Erwin, D. Willman (MPIE); M. Querejeta, G. van de Ven (MPIA, Heidelberg); P. Amram (Obs. Marsella); S. Comerón, S. Díaz (Univ. Oulu)

Introducción

El objetivo básico del proyecto es investigar la evolución de las galaxias mediante el entendimiento de la interacción del medio interestelar y las estrellas. La técnica principal que utilizamos es la cinemática bidimensional de galaxias enteras observada por nuestro instrumento GHaFaS, un interferómetro Fabry Perot en el telescopio William Herschel del ORM. Combinamos los datos de GHaFaS con imágenes fotométricas propias, con ACAM en el mismo telescopio, con una variedad de fuentes de imágenes en el infrarrojo y el ultravioleta, y con mapas de líneas de emisión en los rangos de radio y milimétrico para explorar los efectos, y los parámetros físicos que determinen el ritmo de formación y la función de masas de las estrellas según la localización de su formación en las galaxias.

En la fase actual del proyecto, los aspectos dinámicos que estamos explorando son básicamente dos: la estructura resonante de los discos y las barras, y los efectos de las zonas de formación de estrellas masivas en su entorno mediante los vientos estelares y las supernovas. Además en preparación para la exploración de la formación de las galaxias en épocas anteriores, estamos estudiando como las interacciones entre galaxias estimulan y condicionan la formación estelar en ellas antes de su fusión. En el futuro los trabajos se extenderán, lógicamente, en dos direcciones: hacia fuera a galaxias con z creciente, y “hacia dentro” al aplicar nuestra metodología al estudio de los procesos interestelares en las zonas de formación de estrellas masivas en la galaxia M33 del grupo local, en el contexto del proyecto de galaxias del contrato Severo Ochoa.

Hitos

1. El análisis de la estructura resonante de los discos de las galaxias en la base de los campos bidimensionales de velocidad de alta resolución espacial y espectral. El método es novedoso, usando el cambio de signo de la componente radial del campo de velocidad para definir los radios de corrotación, de las resonancias de Lindblad, y de las resonancias ultraharmónicas. Encontramos hasta 6 corrotaciones por disco, con un promedio de 4.Encontramos interacciones resonantes, donde la resonancia exterior de Lindblad (OLR) de una corrotación cae en el radio de una segunda corrotación, y la resonancia ultraharmónica interna de la segunda corrotación coincide con la primera. Este patrón se encuentra en más de 80% de la muestra de 104 galaxias estudiadas. Además se ha podido deducir la razón entre las dos velocidades de patrón de la barra grande y la barra nuclear de 8 galaxias, con un resultado sorprendentemente invariante de 3.5.

2. El descubrimiento que los dos regímenes de regiones HII que habíamos encontrado en las galaxias en interacción tienen una correspondencia en las nubes moleculares placentales que son el origen de las regiones. Se hizo comparando observaciones del gas ionizado en las galaxias interactivas “Las Antenas” con el interferómetro GHaFaS en el WHT con observaciones de calidad similar de la molécula CO tomadas con el interferómetro milimétrico ALMA. Se ha demostrado que nubes con masas mayores de 106.5 masas solares están ligadas por su propia gravedad, mientras que las nubes con masas menores están en cuasiquilibrio bajo presión exterior. Una vez encendidas las estrellas masivas dentro de las nubes, las regiones HII que se forman retienen estas diferencias básicas, sin disiparse inmediatamente. Los dos regímenes deben dar lugar a dos diferentes funciones de masas estelares.

3. La presencia de bulbos y pseudobulbos conjuntamente en ciertas galaxias espirales y de tipo S0. Un análisis combinado de fotometría y espectroscopía nos permite detectar y separar los discos, y los dos tipos de bulbos en una muestra de galaxias. La controversia sobre si un bulbo es necesariamente de tipo clásico (esferoidal) o de tipo pseudobulbo (con forma de disco) se ha resuelto mostrando que su presencia mutua no está excluida. Incluso se ha encontrado una galaxia con un bulbo clásico, un pseudobulbo, y un bulbo más grande, “tipo cacahuete” a la vez.

4. “BUBBLY” un nuevo método de detectar y caracterizar las burbujas interestelares. Usando campos de velocidad bidimensionales con alta resolución se ha producido un nuevo método de detección de estructuras gigantes en expansión alrededor de los cúmulos de estrellas masivas. Las burbujas y superburbujas son el resultado de los vientos y las supernovas de las estrellas, y pueden tener tamaños de hasta 1 kpc. Son muy importantes en el fenómeno de retroalimentación, un proceso clave en la formación estelar a escala global en los discos, y en la diseminación de los metales producidos en las estrellas masivas. Nuestra técnica nos permitirá hacer estudios estadísticos de estos efectos en el futuro.

 

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