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No es un ‘Gatorade’ apagando esta galaxia

tulo: Stellar and Molecular Gas Rotation in a Recently Quenched Massive Galaxy at z ∼ 0.7

Autores: Qiana Hunt, Rachel Bezanson, Jenny E. Greene, Justin S. Spilker, Katherine A. Suess, Mariska Kriek, Desika Narayanan, Robert Feldmann, Arjen van der Wel, and Petchara Pattarakijwanich

Institución del primer autor: Universidad de Princeton

Estado: Publicado en Astrophysical Journal Letters, acceso abierto en arXiv

Astrobites Original: It Isn’t Gatorade Quenching This Galaxy por Ashley Piccone

Sabemos que a medida que envejecen, las galaxias pasan del azul, discos con formación estelar, al rojo, elípticas en reposo. Sin embargo, las etapas de evolución y los procesos que detienen la formación estelar (a menudo llamado ‘quenching’ o su traducción al español como apagado) siguen siendo misteriosos. Una pista para responder a estas preguntas pueden ser las galaxias posteriores al estallido estelar (N. del T: post-estallido estelar), o las galaxias que recientemente experimentaron un período de intensa formación estelar y ahora están tranquilas. Los autores del artículo de hoy, exploran las propiedades de las estrellas y el gas en una galaxia post-estallido estelar para explicar qué mecanismos pudieron haber detenido la formación estelar.

La alineación inicial

Las galaxias post-estallido de formación estelar generalmente contienen estrellas tipo A. Esto significa que su periodo de formación estelar debe haberse detenido hace unos pocos miles de millones de años, porque todas las estrellas más masivas se han alejado de la secuencia principal. Se cree que el mecanismo de quenching para la formación de estrellas (básicamente, lo que apague la formación estelar) deja una huella, pero esa huella se deteriora con el tiempo, por lo que es esencial observar las galaxias justo después de que se detiene su formación estelar.

SDSS J0912 + 1523 es una galaxia post-estallido estelar reciente e inusual. Su masa de gas molecular es alrededor del 30% de la masa estelar, mucho más alta que otras galaxias similares, lo que la convierte en un objetivo interesante. La figura 1 muestra la galaxia. A la izquierda está el mapa de flujo, que muestra las partes más brillantes de la galaxia en verde. A la derecha se muestra la galaxia separada espacialmente en diferentes regiones (con diferentes tonos de grises) que se utilizarán más adelante. Los contornos de flujo se superponen para mostrar nuevamente la parte más brillante, y la línea ondulada más a la derecha muestra el perfil general de la galaxia. Hay dos picos principales en el flujo en el centro de la galaxia, lo que podría indicar que la galaxia tiene dos núcleos.

Figura 1. (izquierda) El mapa de flujo de SDSS J0912 + 1523, una galaxia post-estallido estelar. El verde representa un flujo más alto, mientras que el azul oscuro representa un flujo más bajo. (derecha) La galaxia seccionada en cajas espaciales (diferentes tonos de gris) con contornos de flujo superpuestos en los mismos colores que el gráfico de la izquierda. La línea violeta del lado derecho muestra los dos picos centrales en el flujo que representan dos posibles núcleos. Vea la Crédito: Figura 1 (a) en el artículo original.

Moverse en el equipo A

Los autores del artículo de hoy utilizaron espectroscopia usando el telescopio Gemini North del Observatorio Gemini para observar las propiedades de las estrellas en la galaxia. Buscaron las líneas de emisión del oxígeno que generalmente indican la formación de estrellas pero no encontraron ninguna, lo que es de esperar para una galaxia apagada. Sin embargo, los autores encontraron muchas líneas de absorción de la serie de Balmer del hidrógeno ya que las estrellas de tipo A tienen líneas de Balmer muy fuertes en sus espectros. La profundidad de esas líneas en realidad se puede utilizar como un indicador de la edad estelar. Cuanto más profunda sea la línea de absorción, más reciente será el episodio de formación estelar.

Para cuantificar la profundidad de las líneas de Balmer en cada espectro, los autores utilizaron el ancho equivalente. Cuando una línea de absorción desciende por debajo del continuo, hay un área determinada entre la curva y el continuo. El ancho equivalente es cuánto del continuo (en este caso en Angstroms) se necesitaría para hacer un rectángulo con esa misma área debajo. Los anchos equivalentes en el centro de la galaxia se pueden ver en la fila superior de la Figura 2. A la izquierda, la figura muestra los valores para el ancho equivalente con posición en la galaxia, mientras que a la derecha muestra el ancho equivalente con distancia desde el centro de la galaxia. El ancho equivalente no cambia mucho dentro de la parte interior de la galaxia, lo que significa que todas las estrellas son probablemente de una población común que se formó al mismo tiempo.

Los espectros también se utilizaron para encontrar velocidades y dispersiones de velocidad, como se muestra en la segunda y tercera fila de la Figura 2. El mapa de velocidad y la tendencia con la distancia desde el centro de la galaxia muestra que la galaxia está claramente rotando, ya que un lado se está moviendo lejos de nosotros y un lado se mueve hacia nosotros. La consistencia en la dispersión de la velocidad indica que los dos núcleos (los dos picos de intensidad que vimos arriba) son la misma galaxia rotando como un solo objeto. Los autores sugieren que los dos núcleos podrían ser el remanente de una fusión de galaxias o un solo núcleo con una línea de polvo que oscurece parte de éste.

Figura 2. (fila a) La primera columna muestra el ancho equivalente de la línea de absorción de Balmer del hidrógeno para cajas en la región central de la galaxia. Los valores más grandes corresponden a la formación de estrellas más reciente. La segunda columna muestra el ancho equivalente con la distancia desde el centro de la galaxia, codificado por colores según la relación señal-ruido. (fila b) Velocidad dentro de las regiones agrupadas (cajas) de la galaxia y velocidad con la distancia desde el centro. La galaxia está girando claramente, con un lado desplazado al azul y el otro al rojo. (fila c) Lo mismo que se ve en las otras filas, pero para la dispersión de velocidad. Crédito Figura 2 del artículo original.

Remplazando a una nueva jugadora

Los autores del artículo de hoy también compararon sus hallazgos con los datos de ALMA los cuales muestran el contenido de gas molecular de la galaxia. La Figura 3 muestra la comparación de las velocidades estelares (izquierda) con las del gas molecular (derecha). Las velocidades estelares se parecen mucho a la velocidad del gas molecular, por lo que es probable que las estrellas y el gas estén rotando juntos.

Figura 3. El mapa de velocidad para la velocidad estelar de este artículo (el mismo que en la Figura 2) comparado con el gas molecular frío en la galaxia (de los datos de ALMA). La similitud indica que las estrellas y el gas están girando juntos. Crédito: Figura 4 del artículo original.

Hidratando una galaxia

Entonces, ¿qué nos dice esta información sobre el mecanismo de apagado (quenching) de la formación de estrellas? Hay muchas ideas sobre lo que podría detener la formación de estrellas. Las fusiones de galaxias pueden calentar el gas y evitar que se colapse en estrellas. El gas podría caer al centro de las galaxias, creando la formación de estrellas pero dejando una parte exterior vacía de la galaxia, o podría ser expulsado por completo. Se espera que cada uno de estos escenarios resulte en una cierta cantidad de dispersión de velocidad y gas molecular frío. ¿Y esta galaxia? Debido a su gran contenido de gas molecular y su dispersión de velocidad estable, no encaja bien con ninguno de estos escenarios. Los autores de hoy sugieren que podría haber algo más en juego: un tipo de apagado en la que el disco se estabilice así mismo del colapso (lo mismo que causa la formación de estrellas) formando grupos.

Esta galaxia es un ejemplo muy interesante de la transición de galaxias en formación de estrellas a galaxias inactivas. Continuar estudiando temas como este permitirá a los astrónomos determinar cómo las galaxias se vuelven rojas y muertas.

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