evolución cosmológica de bulbos galácticos

Resumen

Los últimos años han visto un avance importante en el estudio de los bulbos de las galaxias de disco, Éstos, que hasta los años 80 se creían objetos parecidos a galaxias elípticas en el centro de galaxias espirales, aparecen hoy como elementos controvertidos, con diversidad de estructuras, dinámicas y poblaciones estelares, que hacen pensar en más de un mecanismo posible para su formación y crecimiento. Se han convertido en una pieza clave para las teorías de formación de galaxias. La hipótesis clásica de formación de bulbos predice que éstos se formaron en el universo temprano a partir de fusiones mayores o colapso primordial, siguiendo la formación de un disco con el gas restante. Alternativamente, los bulbos se pueden formar después que los discos a través de inestabilidades en barras u otros procesos seculares. También, las fusiones menores pueden jugar un papel importante en el crecimiento del bulbo y el disco dando lugar a una evolución interrelacionada de ambos componentes. El conocimiento de los mecanismos de formación de los bulbos nos da una referencia de medida de la importancia de los procesos violentos de formación de galaxias frente al crecimiento en masa de las mismas por acreción de satélites y su evolución por procesos internos. Por tanto, obtener diagnósticos sobre la edad y la historia de formación de los bulbos es crucial para el entendimiento de la evolución y morfogénesis galáctica. Este tipo de información la podemos obtener a partir de estudios de la estructura interna, cinemática, composición química y poblaciones estelares de bulbos de galaxias cercanas, para recuperar las huellas de su evolución. O, alternativamente, a través del análisis de las propiedades globales de bulbos y esferoides a altos desplazamientos al rojo, cerca de la época en que pudieron formarse, de forma que podemos estudiar la evolución y formación de los bulbos in situ. En esta tesis nos hemos centrado en esta última aproximación, estudiando muestras de galaxias de disco en un rango de desplazamientos al rojo que oscila en 0.1<z<1.3, seleccionadas en muestreos profundos y de alta resolución espacial realizados con el telescopio espacial Hubble, concretamente la tira de Groth y GOODS-N. Analizamos, exhaustivamente, la evolución del color, la diversidad estructural y la población estelar de los bulbos de las galaxias de las muestras seleccionadas, con el propósito de estudiar su evolución. Comparamos los resultados obtenidos con los de muestras de galaxias espirales sin bulbo que seleccionamos en los mismos muestreos, y también con los de muestras, de otros autores, de bulbos y galaxias elípticas a z intermedios, y de bulbos locales. Los objetivos de esta tesis son dar respuestas a cuestiones tales como quiénes son los precursores de los bulbos que se encuentran en el universo local, y los descendientes de los bulbos encontrados en el universo lejano; y, también, obtener diagnósticos sobre la edad relativa de bulbos y discos, e indagar en la posibilidad de una historia de formación similar para bulbos y galaxias elípticas. Entre los principales resultados de este trabajo encontramos que, hasta z~0.8, existe una relación entre el color de los bulbos y la densidad superficial central de los mismos, en el sentido de que los bulbos más densos son más rojos. Los colores de estos bulbos densos ajustan bien a modelos de poblaciones estelares que evolucionan de forma pasiva a partir de un brote de formación estelar inicial; en ellos, el cese de la formación estelar debió ocurrir al menos 1 Gaño antes de la observación. A z~1, ya existen bulbos densos que evolucionan pasivamente. No se observan evidencias de rejuvenecimiento a gran escala en este tipo de bulbos en el rango de z considerado. Curiosamente, se encuentra una relación entre la densidad superficial central de estos bulbos y la formación estelar en sus discos: los discos más azules se asocian a bulbos con brillos superficiales centrales moderados. A z~1, la formación estelar en estos discos azules estaba en su apogeo, y conforme ha pasado el tiempo esta actividad ha ido disminuyendo, de forma que a z~0 las diferencias de color entre estos bulbos y sus discos son pequeñas. Los bulbos de la secuencia roja con brillos superficiales centrales más altos suelen estar inmersos en discos sin estructura de brazos espirales y sin rastro de formación estelar. Se encuentra, además, que los bulbos de la secuencia roja guardan similitudes fotométricas con galaxias elípticas en el mismo rango de desplazamientos al rojo, por lo que es posible que compartan una historia de formación similar. Por otro lado, encontramos evidencias de crecimiento/formación de bulbos a z<1 en el 40% de las galaxias de la muestra de bulbos, probablemente por procesos de evolución secular. En particular, se observa una fase importante de actividad de formación estelar confinada en la zona nuclear en el rango 0.8<z<1.3. La actividad de formación estelar parece ser más moderada a z<0.8; esto apunta hacia una disminución de los eventos de crecimiento de bulbos con el tiempo, que podría conducir a una relación entre la masa de los bulbos y su edad.