Estudio multi-rango de galaxias distantes herschel

Resumen

Existe una población de galaxias con gran contenido en polvo, muy débiles en el visible, en las que se forman estrellas a un ritmo extremadamente alto. La radiación estelar emitida en el interior de estas regiones de polvo es absorbida por el polvo y reemitida en el infrarrojo lejano y submilimétrico. Cientos de miles de galaxias de este tipo han sido detectadas por el Observatorio Espacial Herschel hasta desplazamientos al rojo muy altos en las bandas del instrumento SPIRE 250µm, 350µm y 500µm. En esta tesis se presenta un estudio multi-longitud de onda de una muestra grande de 55 galaxias de este tipo descubiertas en los cartografiados de gran área HerMES y H-ATLAS llevados a cabo con el Observatorio Espacial Herschel y seleccionadas por ser rojas en las bandas de SPIRE . Se han realizado una serie de observaciones adicionales en el infrarrojo cercano con LIRIS/WHT y IRAC/Spitzer, y en el rango milimétrico con PdBI (interferometría a 1.3mm), GISMO (imagen de bolómetro a 2mm) y ALMA (interferometría a 3mm). Esta muestra se completa con datos públicos de Spitzer. El estudio inicial de las fuentes se realiza a longitudes de onda largas, con interferometría milimétrica de PdBI, que tiene una mejor resolución angular que Herschel/SPIRE, proporcionando posiciones precisas y flujos. Los resultados de la interferometría muestran que algunas fuentes presentan extensión espacial, probablemente debida a los efectos de lentes gravitacionales que producen imágenes múltiples o anillos de Einstein de la emisión térmica de polvo de la galaxia Herschel de alto desplazamiento al rojo o por tratarse de galaxias en proceso de fusión con separación angular pequeña. Identificadas las fuentes, se realiza un estudio de la distribución de espectral energía. La fotometría de las tres bandas de SPIRE y de PdBI se ajusta a un modelo de cuerpo negro modificado, añadiendo los valores de GISMO y ALMA en algunos casos. Del ajuste se derivan las principales propiedades de la emisión del polvo. Para las fuentes que tienen redshift espectroscópico, se derivan sus propiedades intrínsecas. Los resultados se comparan con otras muestras de la literatura. En un segundo estudio se identifican las contrapartidas a longitudes de onda cortas. Un problema adicional es que una fracción de esta población de galaxias está magnificada gravitacionalmente por galaxias de bajo redshift cerca de la línea de visión de las galaxias Herschel. Encontramos 3 grupos diferentes de fuentes: 1) fuentes no magnificadas, donde la emisión en el infrarrojo cercano corresponde con las poblaciones estelares no oscurecidas asociadas a las galaxias Herschel; 2) sistemas de lentes fuertes en las que la emisión de la lente está superpuesta con la emisión de la galaxia Herschel; y 3) sistemas de dos fuentes detectadas a longitudes de onda corta que podría indicar galaxias Herschel de alto redshift con una mezcla de regiones oscurecidas y no oscurecidas y en otros casos un sistema de lente. Se realiza un análisis de la distribución espectral con el fin de estimar desplazamientos al rojo fotométricos tanto en las lentes como en las galaxias no magnificadas. Finalmente, se realiza con MAGPHYS (Multi-wavelength Analysis of Galaxy Physical Properties) un estudio de la distribución espectral de energía en todo el espectro para estimar las propiedades de las poblaciones estelares (incluyendo la componente atenuada) y la emisión del polvo: masa estelar, tasa de formación estelar, luminosidad infrarroja, temperatura de polvo, masa de polvo, atenuación en el visible, etc. Los resultados se comparan con otras muestras de la literatura. Uno de los resultados principales de este trabajo ha sido la identificación de galaxias muy masivas y con una formación estelar extrema a alto desplazamiento al rojo, lo que ha permitido a las colaboraciones HerMES y H-ATLAS comenzar estudios de mayor resolución angular con ALMA y HST de este tipo de galaxias así como estudios espectroscópicos con ALMA para determinar desplazamientos al rojo precisos.