Tracing the early chemical evolution of local group dwarf galaxies using rr lyrae stars

Resumen

La formación y evolución de las galaxias son cuestiones cruciales aún sin responder en la Astrofísica moderna. Las poblaciones estelares resueltas ofrecen la posibilidad de estudiar las galaxias cercanas a través de sus estrellas individuales, proporcionando de esta manera un gran número de observables y restricciones a los modelos, que son fundamentales para entender los mecanismos físicos responsables de su evolución. En este contexto, las estrellas de tipo RR Lyrae son trazadores muy potentes de la evolución temprana de los sistemas estelares donde se encuentran, porque aportan información directa sobre la edad y la composición química de la población estelar a la que pertenecen (>10 giga-años). El objetivo más importante de este trabajo de tesis es el estudio de la evolución temprana de una muestra de galaxias enanas del Grupo Local, a través de las poblaciones de estrellas variables. En particular, esta investigación se centra en siete galaxias esferoidales enanas: Sculptor, satélite de la Vía Láctea, y seis compañeras de M31 (And I, And II, And III, And XV, And XVI y And XXVIII). Este trabajo aporta el catálogo más completo de estrellas variables en la galaxia de Sculptor, gracias a la fotometría multi-banda en B, V e I que abarca un lapso de tiempo de ~23 años y cubre una fracción significativa del cuerpo de la galaxia. La muestra de 536 RR Lyrae nos ha permitido trazar en detalle la evolución química temprana de esta galaxia. Hemos encontrado que la metalicidad de las RR Lyrae cubre un amplio rango de valores, consistente con un enriquecimiento ocurrido en las épocas tempranas de la vida de la galaxia. Hemos comprobado que existe una correlación entre las propiedades pulsacionales y fotométricas de las estrellas RR Lyrae, siendo las más brillantes las más pobre en metales, en promedio, y las que se distribuyen cerca de la región Oosterhof-II en el diagrama periodo-amplitud. Hemos encontrado que el ratio entre estrellas más ricas y menos ricas en metales cambia en función de la distancia al centro de Sculptor, en acuerdo con el cambio de morfología de la rama horizontal. Esto prueba que el gradiente de metalicidad se formó en épocas muy tempranas. Las seis galaxias de M31 fueron estudiadas en el marco del proyecto ISLAndS (Initial Star formation and Lifetimes of Andromeda Satellites, por sus siglas en inglés). Los datos fueron obtenidos por el Telescopio Espacial Hubble durante 111 órbitas. El objetivo principal de este proyecto consiste en derivar historias de formación estelar precisas de las galaxias observadas para verificar si existen diferencias entre las galaxias satélites de la Vía Láctea y las de M31. Estos datos nos permitieron aumentar el número de variables (la mayoría estrellas RR Lyrae) en And I, And II, and And III, y obtener los primeros descubrimientos de estrellas variables en And XV, And XVI y And XXVIII. En total 871 estrellas RR Lyrae fueron analizadas. Para las siete galaxias, obtuvimos medidas individuales de las metalicidades de las estrellas RR Lyrae, así hemos podido proporcionar su distribución de metalicidad. Con ellas encontramos fuertes evidencias de que existe un rango de metalicidades en la población de las RR Lyrae para todas las galaxias (con excepción de And III y la galaxia de baja masa And XVI). Por otro lado, hemos obtenido la distancia de estas galaxias usando diferentes métodos basados en las RR Lyrae y la parte alta de las estrellas gigantes rojas. Finalmente, hemos usando datos disponibles en la literatura de 35 galaxias para comparar las propiedades de su población vieja en diferente entornos del Grupo Local. Hemos comprobado así que las galaxias satélites de M31 parecen tener una morfología más roja de la rama horizontal (concretamente en las regiones centrales). Curiosamente, no detectamos diferencias en el comportamiento de las estrellas RR Lyrae en las galaxias satélites de Vía Láctea, en las de M31 o en las galaxias más aisladas.