¿Quién mató a las galaxias?

• Título original: The EDGE-CALIFA Survey: Central molecular gas depletion in AGN host galaxies — a smoking gun for quenching?
• Autores del artículo: Sara L. Ellison, Tony Wong, Sebastian F. Sanchez et al.
• Institución del primer autor: Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Victoria, Finnerty Road, Victoria, British Columbia, V8P 1A1, Canadá
• Estado de la publicación: aceptado a MNRAS Letters
• Astrobite original: Who Killed the Galaxies? by Wei Vivyan Yan

Crédito de la imagen destacada: Science of Space

Como matar a una galaxia…

Las galaxias, el lugar de nacimiento de muchísimas estrellas, son típicamente clasificadas en tres tipos: espirales, elípticas e irregulares (Figura 1). Estos tres tipos de galaxias no solamente tienen diferentes morfologías sino también tienen diferentes características internas. Las galaxias espirales son consideradas como “jóvenes” y activas con muchas estrellas recién nacidas. Mientras tanto, las galaxias elípticas parecen de color rojo y “muertas” sin ninguna nueva generación de estrellas. ¿Qué es lo que causa que una galaxia activa acabe como una “muerta”?

Generalmente, uno puede “matar” a una galaxia activa de dos maneras: 1) expulsando y drenando el gas molecular frio fuera de su galaxia a través de chorros o vientos, 2) al calentar el gas molecular y prevenir que se vuelva a enfriar. De cualquier manera, la galaxia ya no podrá condensar el gas molecular frío necesario para producir nuevas estrellas. Como resultado, la formación de estrellas se detiene, dejando atrás una galaxia roja, vieja y con poco gas mientras que pase el tiempo.

Entre los diferentes procesos para parar la formación de estrellas, los núcleos galácticos activos (AGN) pueden llegar a tener una gran influencia. Los AGN pueden expulsar grandes cantidades de gas fuera de la galaxia al igual que calentar el gas que queda.Por otra parte, algunas observaciones encuentran que las galaxias que contienen AGN pueden contener mucho más gas que aquellas con gran cantidad de formación de estrellas. Estos descubrimientos se encuentran en contraste con la relación “contraria” entre los AGN y la formación de estrellas.

En el artículo de hoy, los autores usan mapas ópticos y de CO(1-0) para delinear el gas molecular de las bases de datos de EDGE-CALIFA para seleccionar 126 galaxias que no se encuentran unidas con otras. Al enfocarse en observaciones en escalas de kpc, los autores sugieren una manera de poder entender la contradicción mencionada arriba.

Pedazos de la galaxia anfitriona

Primero, en vez de estudiar la galaxia entera, los autores dividen cada galaxia en varias regiones parciales sub-galácticas. Después, ellos clasifican todas estas regiones de las diferentes galaxias en tres spaxels (pedazos de pixeles) basados en su taza de formación de estrellas (SFR): unos con alta SFR, otros spaxels “retirados” con SFR degenerado y spaxels que están dominados por efectos de AGN que contienen líneas de emisión de alta ionización y baja SFR. Entonces, los autores se pueden enfocar en la cantidad de gas molecular y estrellas de cada región de la galaxia anfitriona.

La Figura 2 muestra la relación entre el gas molecular y la composición de estrellas de cada región sub-galáctica (es la masa del gas molecular vs la masa estelar). Cada color muestra una diferente categoría de spaxels. Mientras que podemos ver una relación clara (llamada “rMGMS”, el gas molecular de la secuencia principal por sus siglas en inglés) entre dos composiciones en todas las tres categorías. Para una específica masa estelar, los spaxels (azules) de la formación de estrellas tienen más gas molecular que los spaxels retirados (naranja). Aunque los spaxels de AGN (rojos) muestran una masa estelar más alta debido a las regiones centrales compactas de los AGN, también tienen menos gas molecular. Por lo tanto, los spaxels retirados pueden representar la transición de la fase en el cual la formación de estrellas comienza a detenerse debido a la ionización del AGN central.

Segundo, para poder examinar el impacto interno que los AGN tienen en sus galaxias anfitrionas, es importante comparar el SFR de diferentes spaxels dentro del AGN anfitrión. Por lo tanto, los autores investigan a cuatro galaxias con por lo menos 40 spaxels de formación de estrellas y 40 spaxels que contienen AGN centrales, como representación de los AGN anfitriones. Una vez mas, los autores usan rMGMS, la misma relación que fue utilizada arriba, para poder indicar la fracción de gas.

La Figura 3 muestra el rMGMS interno de las cuatro galaxias seleccionadas. Para cada galaxia, los spaxels de AGN claramente muestran una diferencia a la correspondiente spaxel de formación estelar, lo cual apunta a una baja fracción de gas. Dentro de estos cuatro anfitriones de AGN, los spaxels de AGN de NGC 2639 (arriba a la izquierda en la Figura 3) contienen una particularmente baja cantidad de gas molecular. Resulta que NGC 2639 tiene el AGN mas brillante un chorro de radio, indicando la dependencia de la fracción de gas molecular en la luminosidad del AGN y su estructura compleja.

Averiguando la contradicción

¿Cómo puede ayudar este estudio sub-galáctico con el dilema entre el AGN y la extinción de la formación de estrellas? Resulta que muestra la importancia de separar los spaxeles de formación de estrellas con los spaxeles retirados y de AGN dentro de una galaxia.

Investigaciones previas en galaxias con baja SFR sugieren que el mecanismo de extinción opera desde el interior. Como los AGN se encuentran en las regiones compactas centrales de las galaxias anfitrionas, la realimentación provocada por la formación de estrellas pueden expulsar grandes cantidades de gas en las regiones sub-galácticas centrales y bajar la fracción de gas central. Sin embargo, puede que no sea suficiente para disminuir la fracción total de gas de toda la galaxia. La distinción entre los spaxeles retirados y del AGN no son importantes. Por lo tanto, los spaxeles retirados en escalas sub-galácticas pueden diluir la relación entre AGN y la formación estelar en escalas galácticas.

En resumen, los autores del artículo de hoy encuentran una disminución de gas molecular en AGN anfitriones, lo cual es consistente con la teoría anterior que los AGN extinguen la formación de estrellas. Al enfocarse en las escalas sub-galácticas de las galaxias anfitrionas, los resultados también sugieren que los AGN pueden tener un gran impacto a escalas pequeñas, pero un impacto débil a escalas grandes. Por lo tanto, los AGN pueden estar detrás de la muerte de sus galaxias aun cuando la escala galáctica de la fracción de gas sugiere diferente.

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