Síntese foto-espectral de galáxias na meia idade do universo

Abstract

Estudos de síntese espectral de populações estelares em galáxias usualmente são restritos ao Universo Local (z ~ 0.1), onde dados são mais abundantes. Tais estudos revelam a história de formação estelar de galáxias de diferentes tipos, e permitem fazer inferências sobre sua evolução. Uma forma mais direta de realizar este estudo é estudar galáxias em distâncias cosmologicamente interessantes (isto é, alto redshift). Observações espectroscópicas provenientes do Large Early Galaxy Astrophysics Census (LEGA-C), usando o telescópio VLT com integrações de 20 horas para galáxias em redshift ao redor de 0.6 ? 1.0 permitem estudos de síntese espectral similares aos praticados no Universo local, mas para sistemas com metade da idade. Entretanto, devido à baixa cobertura espectral (cerca de 1500 Å no rest frame, centrados em ~ 4200 Å), o LEGA-C por si só não fornece dados suficientes para um ajuste espectral confiável. Para contornar essa dificuldade complementamos os espectros com medidas fotométricas de diversos telescópios, expandindo a janela de dados a serem ajustados desde bandas ultravioletas do GALEX até bandas infravermelhas do VISTA. Dados fotométricos e espectroscópicos são ajustados simultaneamente com a ultima versão do código starlight, obtendo ótimos ajustes foto-espectrais. Comparações feitas entre ajustes com e sem fotometria são feitas para demostrar a validade do método e avaliar degenerescências. Analisamos as propriedades físicas das galáxias obtidas do ajustes utilizando diagramas UVJ e histogramas, separando-as em galáxias quiescentes, star-forming e star-forming avermelhadas. Obtemos as histórias de formação estelar cumulativa e diferencial para galáxias individuais e em conjunto, encontrando fortes indícios de evolução química diretamente dos resultados do ajuste. Relações de escala entre massa, idade e metalicidade, pilares fundamentais na evolução de galáxias são observados para a amostra, obtendo resultados compatíveis com resultados anteriores na literatura.

Detailed full spectral synthesis studies of stellar populations in galaxies are usually restricted to the local Universe (z ~ 0.1), where data is more abundant. These studies reveal the star formation history of different types of galaxies and allow inferences about their evolution. A more direct way to perform this study is through the analysis of galaxies at cosmologically interesting distances (i.e., high redshift). Spectroscopic observations from the Large Early Galaxy Astrophysics Census (LEGA-C), which used the VLT telescope with 20-hour integrations of galaxies at redshifts around 0.6 ? 1.0, allow spectral synthesis studies similar to those performed in the local Universe, but for systems only half as old. However, due to the low spectral coverage (about 1500 Å in the rest frame, centered at ~ 4200 Å), LEGA-C alone does not provide sufficient data for a reliable spectral fit. To overcome this difficulty, we complement the spectra with photometric measurements from several telescopes, expanding the fit window from ultraviolet bands of GALEX to infrared bands of VISTA. Photometric and spectroscopic data are fitted simultaneously using the latest version of the starlight code, resulting in excellent photospectral fits. Comparisons between fits with and without photometry are made to demonstrate the validity of the method and evaluate degeneracies. We analyze the physical properties of galaxies obtained from the fits using UVJ diagrams and histograms, dividing them into quiescent, star-forming, and reddened star-forming galaxies. We obtain the cumulative and differential star formation history for individual galaxies and as a group, finding strong evidence of chemical evolution directly from the results of the fit. Scaling relations between mass, age, and metallicity, fundamental pillars of galaxy evolution, are observed from the sample, yielding results consistent with previous findings in the literature.