estudo da relação entre indicadores de dinâmica e metalicidade em galáxias tipo early paulo...
TRANSCRIPT
Estudo da Relação entre Indicadores de Dinâmica e Metalicidadeem Galáxias Tipo ”Early”
Paulo Pellegrini (OV/UFRJ, ON/MCT)Beatriz Ramos (IF/UFRJ)Ricardo Ogando (IF/UFRJ)Marcio Maia (OV/UFRJ, ON/MCT)
Terminologia de parâmetros básicos
re : raio que contém metade da luz da componente esferoidal estelar da galáxia
<μ>e: brilho superficial médio dentro de re
Vrot: velocidade de rotação medida em seu máximo
σ: dispersão de velocidades estelares na região central da galáxia (pesada pela distribuição de luz)Vrot/σ: suporte rotacional, importância relativa da rotação
σ (
km/s
)V
rot (
km/s
)
Segundos de arco
Terminologia de parâmetros básicosMg2: largura da banda de absorção do Magnésio em ≈5170 A
Depende da quantidade do Mg , condições físicas e idadeMg e outros metais são essencialmente criados em Supernovas tipo IIMg é um estimador da metalicidade
Galáxias Elípticas
Eferóide de perfi: log I(r) = log Ie – 3.3 (r / re)1/4
<Vrot / σ> < 0.4
Elípticas massivas: <Vrot / σ>≈0.1
Elípticas intermediárias: <Vrot / σ>≈0.3
Forma: esferóide oblato ? esferóide tri-axial ?
Galáxias S0 ou Lenticulares
Bojo= esferóide de perfil: log I(r) =log Ie – 3.3 (r / re)1/4 Disco é indicativo de rotação
<Vrot / σ> ≈ 1 + disco estelar fraco: log I(r) = log I0 – 0.4 (r / rc)
+ lente
Galáxias Espirais
Bojo= esferóide perfil: log I(r) =log Ie – 3.3 (r / re)1/4
<Vrot / σ> > 1
+ disco de estrelas e gás: log I(r) = log I0 – 0.4 (r / rc)
Formação da Relação Mg2-σ
Relação Massa-Metalicidade
SN ejetam metais no meio interestelar
Quantidade de gás retido por uma galáxia é proporcional à
sua massa
Mais gás significa
novas estrelas de
maior metalicidade
Relação Mg2 -
Esferóides como sistemas
virializados: massa ~ 2 re
(σ=dispersão de velocidades)
Índice Mg2 como indicador de metalicidade
Projeto ENEAR
Amostra homogênea de ≈1300 E e S0, mB<14.5 mag e vradial < 7000km/s
Dados espectroscópicos das regiões centrais das galáxias: σ e índices espectrais (ex. Mg2) no sistema de Lick
Relação Mg2 – σ para E e S0
log (σ)
Mg
2
Relação Mg2 – σ : diferença com morfologia
M
g2
log (σ)
Galáxias S0s apresentam maior espalhamento no sentido de diminuir Mg2
Diferença importante entre E e S0 é maior rotação das S0s
Relação Mg2 - σ : diferença com suporte
rotacionalVelocidades de
Rotação
HyperLeda,
R. Ogando (tese doutorado)
Amostra limitada de 228 E e S0 disponíveis
Medidas no eixo maior
Mg
2
log (σ)
Galáxias de maior suporte rotacional apresentam maior espalhamentono sentido de diminuir Mg2
E + S0 com Vrot/ σ < 0.4
Mg2, 0 = -0.26 + 0.24log()
Definição de um padrão de baixo
suporte rotacionalGaláxias de baixa
importância da rotação apresentam relação Mg2-σ bem definida e de menor
espalhamento
Mg
2
log (σ)
Resíduos com relação ao padrão
de baixo suporte rotacional
Mg2 = Mg2 (obs) - Mg2,0
log (σ)
Mg
2
Gradação dos resíduos com a morfologiaCom a importância da rotação ?
Mg
2M
g2
log (σ) log (σ)
Protogaláxia (barions) sem rotação (baixo Vrot /σ), em contração
Transforma quase todogás original em estrelas
→ Elíptica
Protogaláxia (barions)com rotação (alto Vrot / σ), em contração
Transforma parte dogás original em estrelas → S0, Espiral
Restante (gás original de baixa metalicidade) acreta como evolução secular → reduz Mg2 observado
Cenário de trabalho
No campo: galáxias com rotaçãosignificativa preservam regiões externas e fazem evolução secular
Em aglomerados: galáxias com rotação significativa perdem regiões externas e não fazem evolução secular
Previsões do Cenário
Com relação ao padrão de baixo suporte rotacional, galáxias E e S0 de campo devem apresentar maioresresíduos negativos ΔMg2 para maiores valores de Vrot/σ.
Com relação ao padrão de baixo suporte rotacional, galáxias E e S0 de aglomerados não devem apresentargrandes resíduos negativos.
Galáxias E e S0 de campo: objetos onde efeito deve ser mais intenso
Número pequeno de galáxias com Vrot determinado masefeito pode ser verificado
log (Vrot / σ)
Δ
Mg
2
resíd
uo r
ela
tivo a
baix
o s
up
ort
e r
ota
cio
nal
Parâmetros que exibem relação com Vrot ou Vrot/σ
log (Vrot)
log (Vrot) log (Vrot/σ)
log (Vrot/σ)
log
(r e
)
log
(σ
2 /
r e 2)
log
(σ
/ I
e )
<μ
>e
ΔM
g2
ΔM
g2
log (re) <μ>e
18 19 20 21
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
log (σ / Ie ) log (σ2 /re 2)
Resíduos relativos a baixo suporte rotacional em função de diversos parâmetros
Galáxias S0 de campo
18 19 20 21
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
<μ>e log (re)
ΔM
g2
ΔM
g2
log (σ / Ie ) log (σ2 /re 2)
Galáxias de aglomerados Ausência do efeito de diminuição de Mg2
S0:clusters S0:clusters
S0:clusters S0:clusters
Relação Mg2-σ para todos os esferóides
log (σ)log (σ)
log (σ)
Mg
2M
g2
Mg
2
Gradação dos resíduos da Relação Mg2-σ para todos os esferóides em intervalos de <μ>e
Como <μ>e correlaciona com Vrot gradação é funçãoda rotação, além de Vrot/σ
Modelo Simples para o Resíduo da Relação Mg2 - σ no Cenário
Analisado
Dimensão característica Rc estabelecida pela barreira centrífuga:
→ Rc = k (Vrot)2 / R
Mext = massa externa ao esferóide estelar ocupando esferóide achatado (gás) de raio equatorial Rc
Resíduos dependem de suporte rotacional
e Vrot 7.0
Queda secular do gás causada por mecanismo semelhante à fricção dinâmica:
→ εt =k’(Vrot) -2
Aproximação
Vrot /σ
ΔM
g2
Modelo Simples para o Resíduo da Relação Mg2 - σ no Cenário
Analisado
log (σ)
Modelo Simples para o Resíduo da Relação Mg2 - σ no Cenário Analisado
Relação H - σ
Amostra de 340 E e S0
Comportamento similar à Mg2-σ
Vrot/ σ < 0.4 (menor suporte rotacional): espalhamento pequenoHβ
Resíduos com relação ao padrão de baixo suporte
rotacional
Hβ = Hβ (obs) – Hβ0
Maior H: presença de estrelas mais jovens
log (σ)
Hβ
Maiores resíduos positivos de Hβ correlacionam com maiores resíduos negativos de Mg2 : provenientes de população estelar mais jovem e menos metálica
Galáxias de maior suporte
rotacional apresentam populações
estelares mais jovens e menos metálicas em seus centros,
como esperado no cenário aqui
analisado
Maiores resíduos em
ambos os casos estão
relacionados às galáxias de
maior suporte rotacional
ΔMg2
ΔH
β
ConclusõesRotação é importante no mecanismo de formação e evolução de galáxias. Propriedades químicas dos esferóides apresentam gradação com suporte rotacional: E, S0, bojos de Espirais
Objetos de baixo suporte rotacional fazem esferóides de relação Mg2-σ homogênea e de menor espalhamento (evolução passiva ?)Objetos de suporte rotacional significativo têm relações Mg2-σ e Hβ-σ de maiores espalhamentos, cujas assimetrias se correlacionam, indicando populações estelares mais jovens e menos metálicas em suas regiões mais centrais, compatível com um cenário de evolução secularMesmo que nuvem protogaláctica seja agrupada por mergers de objetos menores, fase de colapso dissipativo deve ter sido importante, como indicado pelas correlações de parâmetros com a rotação Vrot e/ou
o suporte rotacional Vrot/σ
Diferenças estatisticamente
significativas
Relação Mg2 - σ: diferença com meio
ambiente
Galáxias de campo apresentam maior espalhamento no sentido de diminuir Mg2
log (σ)
Mg
2