L'Évolution des Galaxies Formant des Étoiles
Explore comment les galaxies forment des étoiles et évoluent au fil du temps.
Ali Ahmad Khostovan, Sangeeta Malhotra, James E. Rhoads, David Sobral, Santosh Harish, Vithal Tilvi, Alicia Coughlin, Saeed Rezaee
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Table des matières
- Qu'est-ce que la largeur équivalente ?
- Pourquoi la formation d'étoiles est-elle importante ?
- Le rôle des galaxies à haute largeur équivalente
- Le parcours d'une galaxie en formation d'étoiles
- Comment mesure-t-on la formation d'étoiles ?
- Biais dans les observations
- Enquêtes sur les galaxies en formation d'étoiles
- Résultats clés dans les études sur la formation d'étoiles
- L'importance des galaxies de faible masse
- Prédictions pour les futures enquêtes
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Quand on regarde l'univers, on voit que différents types d'étoiles et de galaxies se forment de différentes manières. Comprendre comment les galaxies évoluent et changent au fil du temps est important pour saisir l'univers dans son ensemble. Cet article va explorer la croissance des galaxies, en se concentrant sur quelque chose qu'on appelle la Largeur équivalente (EW) de leur lumière. La largeur équivalente nous aide à comprendre comment les étoiles se forment et comment les galaxies évoluent.
Qu'est-ce que la largeur équivalente ?
La largeur équivalente est une façon de mesurer à quel point une certaine ligne de lumière est forte par rapport à la luminosité globale d'une galaxie. Quand une galaxie forme de nouvelles étoiles, elle produit de la lumière qu'on peut voir dans des parties spécifiques du spectre. Avec la largeur équivalente, on peut déterminer à quel point les étoiles se forment activement dans une galaxie en comparant cette lumière avec la lumière moyenne des étoiles plus anciennes.
Pourquoi la formation d'étoiles est-elle importante ?
La formation d'étoiles est cruciale parce qu'elle drive l'évolution des galaxies. Quand des étoiles se forment, elles produisent de l'énergie et des matériaux qui peuvent mener à la création de plus d'étoiles et de planètes. Différents types de galaxies ont des taux de formation d'étoiles différents, et ça affecte leur apparence et leur comportement au fil du temps.
Le rôle des galaxies à haute largeur équivalente
Dans l'univers, certaines galaxies sont connues pour avoir une largeur équivalente très élevée. Ces galaxies forment activement des étoiles et sont souvent observées pendant une période qu'on appelle le midi cosmique, quand la formation d'étoiles était à son maximum dans l'univers primitif. Les galaxies à haute largeur équivalente sont considérées comme importantes pour comprendre comment les étoiles se forment dans l'univers.
Le parcours d'une galaxie en formation d'étoiles
Quand on dit qu'une galaxie est en train de former des étoiles, on veut dire qu'elle a des étoiles jeunes et brillantes qui se créent. Ces galaxies peuvent être classées par groupes selon leur activité dans la formation de nouvelles étoiles. Certaines sont appelées des starbursts, ce qui signifie qu'elles forment des étoiles à un rythme exceptionnel, tandis que d'autres forment des étoiles à un rythme plus régulier.
Comment mesure-t-on la formation d'étoiles ?
Pour mesurer comment les étoiles se forment dans les galaxies, les scientifiques regardent différents signaux venant de ces galaxies, surtout la lumière dans certaines longueurs d'onde. En analysant cette lumière, on obtient une image de combien de nouvelles étoiles sont créées à différents moments de l'histoire de l'univers.
Biais dans les observations
Quand on essaie de comprendre la formation d'étoiles, il est important de reconnaître que nos mesures peuvent être biaisées. Ça veut dire que des facteurs comme la distance de la galaxie, la quantité de poussière qui bloque la lumière et les outils qu'on utilise peuvent affecter les résultats. Une attention particulière à ces biais aide les scientifiques à avoir une vue plus claire de comment la formation d'étoiles se déroule dans l'univers.
Enquêtes sur les galaxies en formation d'étoiles
Pour étudier la formation d'étoiles, les scientifiques réalisent des enquêtes qui observent une gamme de galaxies avec différentes caractéristiques. Ces enquêtes regardent souvent la lumière dans des longueurs d'onde spécifiques, permettant aux chercheurs de rassembler beaucoup de données sur comment les galaxies évoluent et interagissent avec leur environnement.
Résultats clés dans les études sur la formation d'étoiles
Des études récentes montrent que les galaxies de faible masse avec des largeurs équivalentes élevées contribuent significativement à la formation d'étoiles cosmique. Ces galaxies se trouvent souvent en pleine explosion de nouvelles étoiles et sont cruciales pour comprendre l'évolution de l'univers. En étudiant davantage ces galaxies, on commence à voir des motifs dans leur évolution au fil du temps.
L'importance des galaxies de faible masse
Les galaxies de faible masse, malgré leur taille plus petite, jouent un rôle essentiel dans la grande image de l'univers. Elles peuvent avoir des taux de formation d'étoiles élevés, surtout pendant des périodes spécifiques de l'histoire de l'univers. Comprendre ces galaxies aide les chercheurs à peindre un tableau plus complet de l'évolution cosmique.
Prédictions pour les futures enquêtes
Les enquêtes à venir, comme celles prévues avec de nouveaux télescopes spatiaux, devraient fournir des observations plus détaillées des galaxies en formation d'étoiles. Ces observations vont enrichir notre compréhension de l'évolution des galaxies et de la formation d'étoiles, surtout à travers différentes époques cosmiques.
Conclusion
L'étude de la formation d'étoiles dans les galaxies est un domaine complexe mais fascinant qui combine plusieurs domaines de l'astronomie. En utilisant des mesures comme la largeur équivalente et en tenant compte des biais dans nos observations, on obtient des aperçus sur comment les galaxies ont grandi et changé au fil du temps. À mesure que de nouveaux outils et enquêtes arrivent, notre compréhension de l'univers continuera à s'élargir, révélant les processus complexes qui le façonnent.
Titre: Evolution of H$\alpha$ Equivalent Widths from $z \sim 0.4-2.2$: implications for star formation and legacy surveys with Roman and Euclid
Résumé: We investigate the `intrinsic' H$\alpha$ EW distributions of $z \sim 0.4 - 2.2$ narrowband-selected H$\alpha$ samples from HiZELS and DAWN using a forward modeling approach. We find an EW - stellar mass anti-correlation with steepening slopes $-0.18\pm0.03$ to $-0.24^{+0.06}_{-0.08}$ at $z \sim 0.4$ and $z\sim 2.2$, respectively. Typical EW increases as $(1+z)^{1.78^{+0.22}_{-0.23}}$ for a $10^{10}$ M$_\odot$ emitter from $15^{+2.4}_{-2.3}$\r{A} ($z \sim 0.4$) to $67.7^{+10.4}_{-10.0}$\r{A} ($z \sim 2.2$) and is steeper with decreasing stellar mass highlighting the high EW nature of low-mass high-$z$ systems. We model this redshift evolving anti-correlation, $W_0(M,z)$, and find it produces H$\alpha$ luminosity and SFR functions strongly consistent with observations validating the model and allowing us to use $W_0(M,z)$ to investigate the relative contribution of H$\alpha$ emitters towards cosmic SF. We find EW$_0 > 200$ \r{A} emitters contribute significantly to cosmic SF activity at $z \sim 1.5 - 2$ making up $\sim 40$% of total SF consistent with sSFR $> 10^{-8.5}$ yr$^{-1}$ ($\sim 45 - 55$%). Overall, this highlights the importance of high EW systems at high-$z$. Our $W_0(M,z)$ model also reproduces the cosmic sSFR evolution found in simulations and observations and show that tension between the two can simply arise from selection effects in observations. Lastly, we forecast Roman and Euclid grism surveys using $W_0(M,z)$ including observational efficiency and limiting resolution effects where we predict $\sim 24000$ and $\sim 30000$ $0.5 < z < 1.9$ H$\alpha$ emitters per deg$^{-2}$, respectively, down to $>5\times10^{-17}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ including $10^{7.2 - 8}$ M$_\odot$ galaxies at $z > 1$ with EW$_0 >1000$\r{A}. Both Roman and Euclid will enable us to observe with unprecedented detail some of the most bursty/high EW, low-mass star-forming galaxies near cosmic noon.
Auteurs: Ali Ahmad Khostovan, Sangeeta Malhotra, James E. Rhoads, David Sobral, Santosh Harish, Vithal Tilvi, Alicia Coughlin, Saeed Rezaee
Dernière mise à jour: 2024-07-31 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2408.00080
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2408.00080
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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