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# Física# Astrofísica das Galáxias

O Papel das Fusões na Evolução das Galáxias

Analisando como as fusões influenciam as formas das galáxias e as taxas de formação de estrelas.

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No nosso universo, as galáxias estão sempre mudando. Elas formam novas estrelas, se fundem com outras galáxias e interagem com o que tá ao redor. Uma área bem interessante de estudo é como esses processos afetam as formas e comportamentos das galáxias, principalmente quando se trata de Formação de Estrelas.

Esse artigo foca na relação entre a estrutura das galáxias, a formação de estrelas e as fusões-quando uma galáxia se junta com outra. A gente destaca particularmente o papel das fusões menores e como elas impactam a aparência das galáxias e a taxa que elas fazem novas estrelas.

A Importância das Imagens das Galáxias

Imagens de galáxias são super importantes pros cientistas. Elas permitem que os pesquisadores analisem as estruturas e características das galáxias. Estudando essas imagens, os cientistas podem aprender mais sobre como as galáxias se formam e evoluem com o tempo. Mas comparar essas imagens com modelos teóricos pode ser complicado.

Usando simulações de computador avançadas, os pesquisadores conseguem criar modelos que preveem como as galáxias deveriam aparecer. Esses modelos podem ser comparados com imagens reais pra ver se batem. Isso ajuda os cientistas a aprimorar a compreensão da formação das galáxias.

Explorando Formas de Galáxias e Formação de Estrelas

Um foco chave nesse estudo é a relação entre as formas das galáxias e suas taxas de formação de estrelas. Galáxias, principalmente aquelas que estão ativamente formando estrelas, mostram uma tendência consistente: quanto mais assimétrica uma galáxia parece, mais ela tende a se desviar do padrão típico de formação de estrelas.

Pra investigar essa tendência, analisamos um monte de galáxias simuladas sob várias condições. O objetivo era explorar como diferentes tipos de fusões-fusões grandes e menores-afetam as formas das galáxias e as taxas de formação de estrelas.

Tipos de Fusões

As fusões vêm em vários tamanhos. Elas podem ser classificadas como:

  • Fusões Maiores: Essas envolvem duas galáxias de tamanho semelhante se fundindo pra formar uma nova galáxia maior.

  • Fusões Menores: Nesses casos, uma galáxia maior se funde com uma menor.

  • Mini Fusões: Essas envolvem galáxias bem pequenas, muitas vezes não muito maiores que aglomerados estelares, se fundindo com galáxias maiores.

Cada tipo impacta a formação de estrelas e a forma das galáxias de maneira diferente. Fusões maiores tendem a causar mudanças significativas, enquanto fusões menores e mini fusões podem levar a efeitos mais sutis.

Metodologia do Estudo

Nesse investigation, usamos uma simulação detalhada conhecida como TNG50, que modela a formação de galáxias usando física avançada. Essa simulação permite gerar imagens realistas e acompanhar as histórias das galáxias ao longo do tempo.

Focamos em vários fatores, como:

  1. O tempo desde que uma Fusão ocorreu.
  2. O tipo de fusão (maior, menor ou mini).
  3. Como as galáxias apareciam nas imagens produzidas pelas simulações.

A gente também observou as taxas de formação de estrelas pra ver como diferentes tipos de fusões as afetavam.

Descobertas

Formas das Galáxias e Taxas de Formação de Estrelas

A gente descobriu que galáxias com formas mais irregulares tinham taxas de formação de estrelas mais altas. Essa relação foi particularmente forte para galáxias passando por mini fusões. A assimetria nessas galáxias era um indicador chave de quão ativas elas estavam em formar novas estrelas.

O Papel das Mini Fusões

O estudo revelou que mini fusões têm um papel importante na formação de estrelas. Embora elas possam não causar explosões massivas imediatas de criação de estrelas como fusões maiores, suas ocorrências frequentes levam a um aumento gradual nas taxas de formação de estrelas ao longo do tempo. Isso sugere que mini fusões são mais comuns que as maiores e, portanto, têm um efeito cumulativo maior na formação de estrelas.

Efeitos Duradouros

Curiosamente, os efeitos das mini fusões sobre a formação de estrelas duram mais em comparação com as fusões maiores. Fusões maiores levam a um rápido aumento na formação de estrelas que logo desaparece. Em contraste, as fusões menores produzem aumentos mais sutis que persistem mais tempo.

Isso implica que ao longo de longos períodos, mini fusões podem contribuir significativamente para a formação de estrelas de uma galáxia, mesmo que cada evento individualmente pareça menos impactante.

Estrutura e Ambiente

Além das fusões, o ambiente ao redor de uma galáxia também desempenha um papel na formação de suas características e capacidades de formação de estrelas. Fatores como disponibilidade de Gás, densidade do vizinhança e interações passadas influenciam quanto uma galáxia pode crescer e mudar.

Abundância de Gás

O gás é um componente crítico para a formação de estrelas. Galáxias com maior conteúdo de gás geralmente têm taxas de formação de estrelas mais altas. No nosso estudo, também consideramos os tipos e fases de gás presentes na galáxia.

Vizinhos Importam

A presença de galáxias próximas pode afetar a estrutura de uma galáxia e sua formação de estrelas. Em regiões mais densas, onde muitas galáxias estão próximas umas das outras, as interações se tornam mais frequentes. Isso pode levar a mais fusões e, consequentemente, mais formação de estrelas.

Implicações para a Evolução das Galáxias

As descobertas desse estudo destacam a importância de considerar não só fusões maiores, mas também o impacto das fusões menores na evolução das galáxias. Esses eventos menores podem influenciar significativamente a formação de estrelas e a estrutura da galáxia ao longo do tempo.

Direções para Pesquisas Futuras

Esse estudo abre portas pra várias possibilidades de pesquisa futura. Entender como diferentes tipos de fusões contribuem para a evolução das galáxias pode ajudar os cientistas a prever melhor os comportamentos das galáxias ao longo do tempo cósmico.

Além disso, observações contínuas e novas pesquisas vão fornecer dados ainda mais completos, permitindo uma validação maior dessas descobertas e novas percepções sobre a formação de galáxias.

Conclusão

Resumindo, a interação entre fusões de galáxias, estruturas e formação de estrelas é complexa, mas vital pra entender a evolução das galáxias. Mini fusões, mesmo sendo muitas vezes negligenciadas, desempenham um papel crucial na formação e modelagem das galáxias ao longo de períodos longos. Continuar estudando esses fenômenos enriquece nosso conhecimento de como as galáxias se formam e evoluem pelo universo.

O futuro dessa pesquisa provavelmente trará mais descobertas, ampliando nossa compreensão do cosmos e dos processos intrincados que o governam.

Fonte original

Título: IllustrisTNG in the HSC-SSP: image data release and the major role of mini mergers as drivers of asymmetry and star formation

Resumo: At fixed galaxy stellar mass, there is a clear observational connection between structural asymmetry and offset from the star forming main sequence, $\Delta$SFMS. Herein, we use the TNG50 simulation to investigate the relative roles of major mergers (stellar mass ratios $\mu\geq0.25$), minor ($0.1 \leq \mu < 0.25$), and mini mergers ($0.01 \leq \mu < 0.1$) in driving this connection amongst star forming galaxies (SFGs). We use dust radiative transfer post-processing with SKIRT to make a large, public collection of synthetic Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP) images of simulated TNG galaxies over $0.1\leq z \leq 0.7$ with $\log M_{\star} / \mathrm{M}_{\odot}\geq9$ ($\sim750$k images). Using their instantaneous SFRs, known merger histories/forecasts, and HSC-SSP asymmetries, we show (1) that TNG50 SFGs qualitatively reproduce the observed trend between $\Delta$SFMS and asymmetry and (2) a strikingly similar trend emerges between $\Delta$SFMS and the time-to-coalescence for mini mergers. Controlling for redshift, stellar mass, environment, and gas fraction, we show that individual mini merger events yield small enhancements in SFRs and asymmetries that are sustained on long timescales (at least $\sim3$ Gyr after coalescence, on average) -- in contrast to major/minor merger remnants which peak at much greater amplitudes but are consistent with controls only $\sim1$ Gyr after coalescence. Integrating the boosts in SFRs and asymmetries driven by $\mu\geq0.01$ mergers since $z=0.7$ in TNG50 SFGs, we show that mini mergers are responsible for (i) $55$ per cent of all merger-driven star formation and (ii) $70$ per cent of merger-driven asymmetric structure. Due to their relative frequency and prolonged boost timescales, mini mergers dominate over their minor and major counterparts in driving star formation and asymmetry in SFGs.

Autores: Connor Bottrell, Hassen M. Yesuf, Gergö Popping, Kiyoaki Christopher Omori, Shenli Tang, Xuheng Ding, Annalisa Pillepich, Dylan Nelson, Lukas Eisert, Hua Gao, Andy D. Goulding, Boris S. Kalita, Wentao Luo, Jenny E. Greene, Jingjing Shi, John D. Silverman

Última atualização: 2023-10-07 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.14793

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.14793

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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