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