Galaxias Enanas de Marea: Lugares de Nacimiento de Estrellas
Un estudio revela los patrones de formación de estrellas en galaxias enanas por marea.
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Tabla de contenidos
- El papel de la formación de estrellas en las galaxias
- Estudiando TDGs en dos sistemas de galaxias
- Contexto sobre NGC 5291
- Contexto sobre NGC 7252
- Métodos de observación
- Observaciones de ALMA
- Observaciones de MUSE
- Distribución y cinemática del gas
- Tasas de formación de estrellas en TDGs
- La relación Kennicutt-Schmidt en TDGs
- Implicaciones para entender la evolución de las galaxias
- Direcciones futuras de investigación
- Conclusión
- Fuente original
Las galaxias enanas tidal, o TDGs, son galaxias pequeñas que se forman a partir de materiales expulsados por galaxias más grandes cuando interactúan o chocan. Estas galaxias más pequeñas pueden tener características de masa y tamaño similares a las galaxias enanas regulares. Generalmente se forman en regiones donde el gas de las galaxias más grandes ha sido perturbado, permitiendo que se produzca la Formación de Estrellas.
El papel de la formación de estrellas en las galaxias
La formación de estrellas es un proceso vital para el crecimiento y desarrollo de las galaxias. Se relaciona con cómo la tasa de formación de estrellas (SFR) está conectada con la cantidad de gas disponible en una galaxia. Una relación clave que nos ayuda a entender esto se conoce como la Relación Kennicutt-Schmidt (KS), que conecta la SFR con la masa de gas en las regiones de la galaxia. Aprender más sobre cómo se sostiene esta relación en varios tipos de galaxias puede dar más información sobre su evolución.
Estudiando TDGs en dos sistemas de galaxias
Este estudio se centra en tres TDGs encontradas en dos sistemas de galaxias diferentes: NGC 5291 y NGC 7252. El objetivo principal es examinar el contenido de Gas Molecular e ionizado en estos TDGs usando datos de dos poderosos observatorios: el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y el Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE). La investigación analizará cómo ocurre la formación de estrellas en estos TDGs y cómo se relaciona con el contenido general de gas.
Contexto sobre NGC 5291
NGC 5291 es una galaxia que ha tenido interacciones significativas, dando lugar a estructuras notables, incluyendo un gran anillo a su alrededor. Esto sugiere una colisión pasada con otra galaxia. Las observaciones muestran que la actividad de formación de estrellas se extiende a distancias considerables desde la galaxia central, con nuevos cúmulos estelares formándose en los desechos tidal.
Contexto sobre NGC 7252
NGC 7252, también conocida como "Átomos por la Paz", es una fusión tardía de dos galaxias. Tiene dos colas tidal prominentes donde se forman nuevas estrellas. Identificar TDGs en estas colas tidal ha sido clave para entender cómo avanza la formación de estrellas en entornos moldeados por interacciones galácticas.
Métodos de observación
Observaciones de ALMA
En enero de 2016, se obtuvieron observaciones de alta resolución de ALMA para analizar el contenido de gas en los TDGs. Las observaciones se centraron en emisiones específicas de CO, que están relacionadas con el gas molecular que puede formar estrellas. Se utilizaron diferentes ventanas espectrales para capturar varias emisiones, permitiendo una imagen más clara de la distribución y actividad del gas dentro de los TDGs.
Observaciones de MUSE
Se hicieron observaciones de MUSE para recopilar datos sobre emisiones de gas ionizado en los TDGs. Estas emisiones son vitales para entender los procesos de formación de estrellas, ya que indican áreas donde existen estrellas jóvenes. Los datos ayudan a mapear la dinámica y la distribución del gas a través de las galaxias estudiadas.
Distribución y cinemática del gas
El estudio encontró que las emisiones de CO y H, que son indicadores de gas molecular e ionizado respectivamente, son mucho más compactas en comparación con las emisiones de gas atómico más amplias. Esta compacticidad sugiere que el gas molecular está estrechamente asociado con áreas de formación de estrellas. En contraste, el gas atómico muestra una distribución más amplia, indicando que está más disperso y puede contribuir a la formación de estrellas de diferentes maneras.
Tasas de formación de estrellas en TDGs
La evaluación de la formación de estrellas en TDGs revela una combinación de comportamientos. La mayoría de las regiones que forman estrellas caen dentro de una relación similar a la de las galaxias espirales regulares, lo que indica que estas galaxias más pequeñas aún pueden exhibir patrones típicos de formación de estrellas. Sin embargo, hay regiones en algunos TDGs que muestran tasas de formación de estrellas mucho más altas, clasificadas como Regiones de Estallido Estelar. Estas áreas se caracterizan por la rápida formación de estrellas y a menudo están asociadas con cúmulos estelares jóvenes.
La relación Kennicutt-Schmidt en TDGs
Al examinar las tasas de formación de estrellas en comparación con la densidad de gas en los TDGs, la investigación confirma que estos sistemas siguen un patrón similar al encontrado en galaxias más grandes. Sin embargo, debido a la menor masa de los TDGs en comparación con las galaxias típicas, su comportamiento muestra una mayor variación. La ocurrencia de actividad de estallido estelar muestra que los TDGs pueden fluctuar entre regímenes de formación de estrellas estándar e intensos.
Implicaciones para entender la evolución de las galaxias
Los hallazgos indican que los TDGs pueden actuar como un puente para entender la evolución de las galaxias tras interacciones. Las diferencias en las tasas de formación de estrellas y el contenido de gas entre los TDGs en NGC 5291 y NGC 7252 sugieren que las condiciones ambientales en las que se formaron estas galaxias tienen efectos duraderos en su desarrollo.
Direcciones futuras de investigación
Este estudio abre caminos para más investigaciones sobre TDGs. Observaciones adicionales en varios entornos pueden proporcionar información más amplia sobre los procesos de formación de estrellas en galaxias pequeñas. Entender los TDGs puede arrojar luz sobre las etapas tempranas de la formación de galaxias y la dinámica que impulsa estos sistemas.
Conclusión
En resumen, la investigación destaca la compleja interacción entre el contenido de gas y la formación de estrellas dentro de los TDGs. Al estudiar estas pequeñas galaxias, obtenemos información sobre preguntas más grandes acerca de la formación y evolución de galaxias. Las observaciones de TDGs en NGC 5291 y NGC 7252 contribuyen con datos valiosos al esfuerzo continuo por comprender la historia del universo, proporcionando una pieza del rompecabezas para entender cómo las galaxias interactúan, evolucionan y forman nuevas estrellas con el tiempo.
Título: Molecular and Ionized Gas in Tidal Dwarf Galaxies: The Spatially Resolved Star-Formation Relation
Resumen: Tidal dwarf galaxies (TDGs) are low-mass objects that form within tidal and/or collisional debris ejected from more massive interacting galaxies. We use CO($1-0$) observations from ALMA and integral-field spectroscopy from MUSE to study molecular and ionized gas in three TDGs: two around the collisional galaxy NGC 5291 and one in the late-stage merger NGC 7252. The CO and H$\alpha$ emission is more compact than the HI emission and displaced from the HI dynamical center, so these gas phases cannot be used to study the internal dynamics of TDGs. We use CO, HI, and H$\alpha$ data to measure the surface densities of molecular gas ($\Sigma_{\rm mol}$), atomic gas ($\Sigma_{\rm atom}$) and star-formation rate ($\Sigma_{\rm SFR}$), respectively. We confirm that TDGs follow the same spatially integrated $\Sigma_{\rm SFR}-\Sigma_{\rm gas}$ relation of regular galaxies, where $\Sigma_{\rm gas} = \Sigma_{\rm mol} + \Sigma_{\rm atom}$, even though they are HI dominated. We find a more complex behaviour in terms of the spatially resolved $\Sigma_{\rm SFR}-\Sigma_{\rm mol}$ relation on sub-kpc scales. The majority ($\sim$60$\%$) of SF regions in TDGs lie on the same $\Sigma_{\rm SFR}-\Sigma_{\rm mol}$ relation of normal spiral galaxies but show a higher dispersion around the mean. The remaining fraction of SF regions ($\sim$40$\%$) lie in the starburst region and are associated with the formation of massive super star clusters, as shown by Hubble Space Telescope images. We conclude that the local SF activity in TDGs proceeds in a hybrid fashion, with some regions comparable to normal spiral galaxies and others to extreme starbursts.
Autores: Navyasree Kovakkuni, Federico Lelli, Pierre-alain Duc, Médéric Boquien, Jonathan Braine, Elias Brinks, Vassilis Charmandaris, Francoise Combes, Jeremy Fensch, Ute Lisenfeld, Stacy McGaugh, J. Chris Mihos, Marcel. S. Pawlowski, Yves. Revaz, Peter. M. Weilbacher
Última actualización: 2023-09-12 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2309.06478
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.06478
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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