Probing the physical and chemical properties of star-forming galaxies at z~1

Résumé

Esta tesis presenta un estudio sistemático de las propiedades globales de galaxias con formación estelar a desplazamientos al rojo cosmológicos (z) intermedios, desde una visión pancromática. El estudio se centra en la explotación de espectros multi-rendija en el infrarrojo cercano obtenidos con el Espectrógrafo Infrarrojo de Resolución Intermedia (LIRIS; por sus siglas en inglés), en el Telescopio William Herschel de 4.2 metros (ORM, La Palma), para una muestra representativa de galaxias con formación estelar activa en el rango de z entre 0.8 y 1. Para estas galaxias se dispone de datos previos en múltiples longitudes de onda y espectros en el rango visible procedentes de los sondeos DEEP2 y AEGIS. En primer lugar, se realizó una caracterización detallada de las propiedades pancromaticas individuales de las galaxias, incluyendo sus colores, masas estelares, atenuaciones por polvo, metalicidades, parámetros de ionización y luminosidades en diferentes longitudes de onda comúnmente usadas como indicadores de formación estelar. Haciendo uso de diagramas diagnóstico y observaciones en rayos-X, se descartó la contribución de núcleos activos de galaxias a la emisión de las galaxias de la muestra. Una segunda parte del estudio se centró en la determinación de la Tasa de Formación Estelar (SFR, por sus siglas en inglés) en galaxias a z intermedios. Se utilizaron tres enfoques diferentes para investigar los posibles efectos sistemáticos que pueden afectar a la determinación de la SFR a estos z. Primero, se probaron varios indicadores de la SFR de extenso uso en estudios a z intermedios y altos, como son la línea de emisión [O II], el continuo ultravioleta (UV), el flujo en 24 micras y la emisión infrarroja (IR) total, comparándolos con la luminosidad en la línea de emisión nebular Halpha corregida de atenuación, que se considera un trazador de referencia de la actividad de formación estelar reciente en galaxias. Se calibraron también combinaciones de luminosidades IR con luminosidades observadas en líneas de emisión o en el UV, y se encontró que dichos indicadores compuestos proporcionan buenas estimaciones de la SFR para galaxias a z intermedios. Finalmente, se combinaron varios indicadores de formación estelar para derivar una estimación de la SFR total en las galaxias, que incluye las contribuciones de las estrellas jóvenes, las regiones H II y el polvo. En la última parte de la tesis se estudió la evolución con el tiempo cosmológico de algunas relaciones de escala fundamentales de las galaxias con formación estelar, tales como la relación masa - atenuación, SFR - atenuación, masa - metalicidad, SFR -metalicidad y masa - SFR. Los resultados encontrados indican que muchas de estas relaciones están presentes en el universo a z ~ 1, aunque muestran cierta evolución con el tiempo cosmológico, en el sentido de mayores atenuaciones, mayores metalicidades y menores SFRs a z más bajos (fijando los otros parámetros).