Salidas de gas en galaxias del universo temprano
El estudio examina los movimientos de gas en la galaxia temprana CSWA13.
― 6 minilectura
Tabla de contenidos
- Observaciones y Métodos
- Recolección de Datos
- Características de la Galaxia y el Flujo de Salida
- Estructura de los Flujos de Salida
- Características del Gas de Salida
- Análisis Espacial
- Fracción de Cobertura
- Medición de las Tasas de Salida
- Tasa de Pérdida de Masa
- Factor de Carga de Masa
- Variaciones a través de la Galaxia
- Diferentes Áreas de Formación Estelar
- Importancia de los Flujos de Salida
- Papel en la Evolución de la Galaxia
- Conclusión
- Fuente original
Este artículo habla sobre las propiedades y movimientos del gas que se expulsa de una galaxia llamada CSWA13. Es un tipo especial de galaxia conocida como galaxia de formación estelar con lente. La lente gravitacional facilita a los científicos el estudio de Galaxias distantes al magnificarlas. CSWA13 está ubicada en una época en la que el universo era más joven, a menudo llamada mediodía cósmico.
Es importante estudiar los flujos de Salida, que son corrientes de gas empujadas fuera de las galaxias. Entender estos flujos de salida ayuda a los investigadores a aprender cómo evolucionan las galaxias, cómo reciclan gas y cómo crean nuevas estrellas.
Observaciones y Métodos
Para estudiar CSWA13, los científicos usaron una herramienta de telescopio poderosa llamada Keck Cosmic Web Imager. Esta herramienta recoge información detallada sobre la luz de la galaxia. La luz de diferentes elementos muestra cómo se mueve el gas. Los investigadores se enfocaron en señales de luz específicas de elementos como el silicio y el carbono, que pueden indicar las condiciones del flujo de salida.
Recolección de Datos
Los investigadores tomaron imágenes y espectros de la galaxia usando el telescopio Keck. El equipo recogió luz a través de un amplio rango de longitudes de onda, permitiendo una vista detallada de la dinámica del gas. Procesaron cuidadosamente los datos, corrigiendo varios factores que podrían afectar la calidad de los resultados.
Características de la Galaxia y el Flujo de Salida
CSWA13 se describe como una galaxia moderadamente polvorienta. Sus características incluyen áreas de formación estelar que emiten mucha luz. Los investigadores observaron que el gas en salida está estrechamente relacionado con las estrellas que se están formando activamente en la galaxia.
Estructura de los Flujos de Salida
El estudio reveló que la velocidad y el patrón de las expulsiones de gas corresponden a cómo están organizadas las estrellas en CSWA13. A medida que las estrellas se forman y evolucionan, liberan energía y momento en el gas circundante. Este proceso empuja el gas lejos de la galaxia, lo que eventualmente puede llevar a la formación de nuevas estrellas en otros lugares.
Características del Gas de Salida
El gas de salida en CSWA13 está mayormente contenido dentro de un área específica. Las observaciones muestran que el gas aparece a varias velocidades, siendo la mayoría del gas más lento que la velocidad necesaria para escapar de la galaxia. Esto significa que gran parte del gas en salida probablemente permanecerá cerca de la galaxia o volverá a ella más tarde.
Análisis Espacial
Los científicos analizaron el flujo de salida averiguando cómo se mueve el gas a diferentes velocidades. Miraron cuánta área cubre el gas a diferentes velocidades. Las medidas mostraron que a ciertas velocidades, hay más gas presente, mientras que a otras velocidades, el gas está más uniformemente distribuido.
Fracción de Cobertura
La fracción de cobertura es una medida de cuánto del área está ocupada por gas en salida a diferentes velocidades. Los investigadores encontraron que el gas que se mueve más despacio está distribuido de manera más desigual, mientras que el gas que se mueve más rápido es más uniforme en toda la galaxia.
Medición de las Tasas de Salida
Para evaluar cuánto gas se está perdiendo de CSWA13, los investigadores calcularon la Tasa de pérdida de masa: cuánto gas se está alejando de la galaxia con el tiempo. También observaron el Factor de Carga de Masa, que compara la pérdida de masa con la tasa de formación estelar.
Tasa de Pérdida de Masa
El estudio indicó que la tasa de pérdida de masa de los flujos de salida es relativamente alta. Esto sugiere que CSWA13 es bastante eficiente empujando gas al espacio. Los investigadores compararon este hallazgo con predicciones teóricas y simulaciones, notando que sus resultados están en estrecha alineación con los valores esperados para galaxias de tamaños y edades similares.
Factor de Carga de Masa
El factor de carga de masa da una idea de cuán efectivamente la energía estelar está impulsando los flujos de salida. Un factor más alto significa que se está expulsando más masa en comparación con la tasa de nueva formación estelar. Para CSWA13, el valor sugiere que los procesos de retroalimentación estelar están influyendo fuertemente en el gas circundante.
Variaciones a través de la Galaxia
Las propiedades de los flujos de salida varían significativamente en diferentes regiones de CSWA13. Las regiones con más luz y formación estelar tienen flujos de salida más fuertes, mientras que otras áreas, aunque aún activas, muestran diferentes características.
Diferentes Áreas de Formación Estelar
Los investigadores identificaron áreas distintas dentro de CSWA13, cada una con dinámicas de gas únicas. Algunas regiones muestran flujos de salida más fuertes mientras que otras tienen patrones de velocidad diferentes. Esta discrepancia sugiere que estas áreas tienen diferentes historias de formación estelar, lo que afecta cómo se expulsa el gas.
Importancia de los Flujos de Salida
El gas en salida juega un papel crucial en dar forma a la evolución de las galaxias. A través de los flujos de salida, las galaxias pueden perder masa y metales, enriqueciendo el medio circungaláctico. Este reservorio de gas puede eventualmente volver a la galaxia y contribuir a la formación de nuevas estrellas.
Papel en la Evolución de la Galaxia
Al entender los flujos de salida, los investigadores obtienen información sobre cómo las galaxias interactúan con su entorno, reciclan materiales y evolucionan con el tiempo. Los hallazgos de CSWA13 son significativos para aprender sobre los ciclos de vida de las galaxias en el universo.
Conclusión
El estudio de CSWA13 proporciona información valiosa sobre cómo funcionan los flujos de gas en una galaxia que existió durante un tiempo anterior en el universo. Las técnicas utilizadas para reunir datos y analizar los flujos de salida pueden servir como modelo para futuros estudios, ayudando a los científicos a entender las complejidades de la formación y evolución de galaxias.
Los flujos de salida son vitales para entender el ciclo de vida cósmico de las galaxias. Los procesos que ocurren en galaxias como CSWA13 nos informan sobre el entorno cósmico más amplio y el destino de las regiones de formación estelar.
A medida que los investigadores continúan explorando otras galaxias, podrán construir sobre este conocimiento fundamental y desentrañar aún más los misterios del universo.
Título: Spatially Resolved Galactic Winds at Cosmic Noon: Outflow Kinematics and Mass Loading in a Lensed Star-Forming Galaxy at $z=1.87$
Resumen: We study the spatially resolved outflow properties of CSWA13, an intermediate mass ($M_*=10^{9}~\mathrm{M}_{\odot}$), gravitationally lensed star-forming galaxy at $z=1.87$. We use Keck/KCWI to map outflows in multiple rest-frame ultraviolet ISM absorption lines, along with fluorescent Si II$^*$ emission, and nebular emission from C III] tracing the local systemic velocity. The spatial structure of outflow velocity mirrors that of the nebular kinematics, which we interpret to be a signature of a young galactic wind that is pressurizing the ISM of the galaxy but is yet to burst out. From the radial extent of Si II$^*$ emission, we estimate that the outflow is largely encapsulated within $3.5$ kpc. We explore the geometry (e.g., patchiness) of the outflow by measuring the covering fraction at different velocities, finding that the maximum covering fraction is at velocities $v\simeq-150$ km$\,$s$^{-1}$. Using the outflow velocity ($v_{out}$), radius ($R$), column density ($N$), and solid angle ($\Omega$) based on the covering fraction, we measure the mass loss rate $\log\dot{m}_{out}/(\mathrm{M}_{\odot}\text{yr}^{-1}) = 1.73\pm0.23$ and mass loading factor $\log\eta = 0.04\pm0.34$ for the low-ionization outflowing gas in this galaxy. These values are relatively large and the bulk of the outflowing gas is moving with speeds less than the escape velocity of the galaxy halo, suggesting that the majority of outflowing mass will remain in the circumgalactic medium and/or recycle back into the galaxy. The results support a picture of high outflow rates transporting mass and metals into the inner circumgalactic medium, providing the gas reservoir for future star formation.
Autores: Keerthi Vasan G. C., Tucker Jones, Anowar J. Shajib, Sunny Rhoades, Yuguang Chen, Ryan L. Sanders, Daniel P. Stark, Richard S. Ellis, Nicha Leethochawalit, Glenn G. Kacprzak, Tania M. Barone, Karl Glazebrook, Kim-Vy H. Tran, Hannah Skobe, Kris Mortensen, Ivana Barisic
Última actualización: 2024-02-01 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2402.00942
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.00942
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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