Morfología y formación estelar de las galaxias en cúmulos cercanos

Resumo

Toda teoría que pretenda explicar la formación de las galaxias y su evolución posterior debe dar cuenta de la influencia del entorno sobre sus propiedades observacionales, Los cúmulos de galaxias, dadas las peculiares características que presentan --una alta densidad de materia bariónica en forma de galaxias y un medio intracumular caliente, sumergidos en un profundo pozo de potencial de materia oscura-- son los laboratorios ideales en los que investigar esta influencia. En concreto, los cúmulos cercanos (z < 0.1) son de particular importancia. Por un lado, permiten llevar a cabo estudios multifrecuencia muy detallados. Por otro, son el punto de referencia necesario con el que comparar los resultados obtenidos a mayores distancias cosmológicas. En esta Tesis se ha tratado de restringir los escenarios de formación y evolución de galaxias en cúmulos, de forma que sea posible cuantificar la importancia relativa de los distintos mecanismos de interacción. En concreto, se ha intentado indagar en el origen de las distintas poblaciones de galaxias existentes en cúmulos --elípticas, espirales tempranas y tardías, enanas-- con el fin de establecer si las propiedades observadas en el universo local vienen determinadas por procesos relativamente recientes relacionados con el entorno, o por el contrario se establecen desde los momentos iniciales de la formación del cúmulo. La dificultad inherente a esta tarea radica en la degeneración existente: distintos mecanismos pueden dar lugar a propiedades observacionales similares. Con el fin de romper esta degeneración, en este trabajo se hizo uso de un amplio abanico de observables fundamentales --diagramas color-magnitud, estado dinámico, funciones de luminosidad, estudio de parámetros estructurales, propiedades de los sistemas de cúmulos globulares-- de galaxias en distintas muestras de cúmulos cercanos con un denominador común: su significatividad estadística. La filosofía de esta aproximación al problema se basa en tener una buena cobertura del amplio espacio de parámetros que es necesario investigar para restringir los posibles escenarios. El análisis de las propiedades anteriormente mencionadas favorece un escenario en el que entorno global de los cúmulos no parece ser muy determinante actualmente a la hora de determinar las propiedades las poblaciones de galaxias. Así, las galaxias centrales masivas (BCGs) presentan una importante segregación en el espacio de fases posición-velocidad, que puede explicarse mediante un escenario de formación dominado por fusiones. El resto de galaxias de tipo temprano parecen ser una población antigua y en equilibrio con el potencial del cúmulo, con órbitas esencialmente isótropas. Aunque las galaxias tardías exhiben una clara preferencia hacia las órbitas radialmente anisótropas, este hecho no parece ser de importancia a la hora de modificar las propiedades estructurales de los discos, ni siquiera en las zonas más densas de los cúmulos más masivos. Es un parámetro interno, la masa estelar de la galaxia, el que determina las propiedades de los discos. Sin embargo, en comparación con el campo, los cúmulos sí presentan una deficiencia de galaxias con discos muy extensos. La única población que muestra dependencia ambiental son las galaxias enanas. En concreto, sus colores integrados (formación estelar) muestran una clara tendencia a ser más rojos en las zonas más internas (r < r_200/2). Alternativamente, esta relación puede entenderse como un déficit de galaxias enanas azules en las zonas centrales de los cúmulos. El hecho de que sea la formación estelar y no la estructura de las galaxias la que se ve afectada por el entorno, y que esto sólo ocurra con los sistemas menos masivos, indica que, probablemente, los procesos violentos --interacciones gravitatorias-- no son mecanismos dominantes. En la misma línea argumental, la alta (baja) frecuencia específica de cúmulos globulares pobres (ricos) en metales de las galaxias enanas de Virgo sugiere que no son una población derivada de la evolución de espirales más luminosas. Los resultados presentados en esta Tesis favorecen escenarios en los que la evolución ha tenido lugar en tiempos de escala amplios y/o en los que las propiedades que se observan hoy en día quedaron fijadas tiempo atrás. El escenario de \emph{preprocesado} previo a la entrada de las galaxias al cúmulo, en el que las interacciones ocurren en grupos en un entorno más local, proporciona una alternativa atractiva para explicar las características de las poblaciones de galaxias en cúmulos cercanos.