Extending star formation scaling relations down to 108 M⊙ at 1 < z < 3 with HST, GTC, and ALMA

• Autores: Rosa María Mérida González
• Directores de la Tesis: Patricia Sánchez Blázquez (codir. tes.) , Pablo Guillermo Pérez González (codir. tes.) , Ángeles Díaz Beltrán (tut. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 256
• Títulos paralelos:
  • Extensión de las relaciones de escala de formación estelar hasta 108 M⊙ a 1 < z < 3 con HST, GTC y ALMA
• Tribunal Calificador de la Tesis: Anna Ferré Mateu (presid.) , Alexander Knebe (secret.) , Miguel Querejeta Pérez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Astrofísica por la Universidad Autónoma de Madrid
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Las galaxias de baja masa representan un componente fundamental, pero esquivo, del Universo. Se caracterizan por su baja luminosidad, lo que convierte su observación en un verdadero reto. Aunque se han llevado a cabo muchos esfuerzos para caracterizar las propiedades de estas galaxias en el Universo local, por desgracia la extensión de estos estudios a desplazamientos al rojo más altos supone un desafío. La evolución de las galaxias de baja masa constituye un punto de referencia fundamental para refinar los modelos teóricos. Mientras que las galaxias brillantes y más masivas muestran historias de formación estelar suaves y constantes, las galaxias de baja masa parecen seguir una trayectoria más explosiva y estocástica. Aún no se sabe con certeza si las propiedades generales de estos sistemas débiles de baja masa, como la tasa de formación estelar o el contenido de gas, encajan en el amplio marco diseñado a partir del estudio de objetos más masivos. Este trabajo de tesis explota datos ópticos profundos de la era anterior al JWST y observaciones milimétricas de los campos GOODS para explorar relaciones de escala de formación estelar en galaxias más allá del Universo local. La principal novedad de este trabajo radica en que conseguimos ampliar los límites de estas observaciones para explorar el régimen de baja masa (∼ 108 M⊙) a desplazamientos al rojo de 1 < z < 3. Estudiamos la Secuencia Principal de galaxias con formación estelar, que relaciona la tasa de formación estelar con la masa estelar de las galaxias, y la Secuencia Principal de Masa Molecular, que conecta los depósitos de gas molecular en las galaxias con su masa estelar. Mediante el apilado (“stacking”) de imágenes HST/ACS yGTC/SHARDSdeGOODSN, descubrimos 34.061 nuevas galaxias no incluidas en catálogos previos basados en el NIR. Estas nuevas galaxias presentan colores azules, son jóvenes y muestran características propias de sistemas con formación estelar. Nuestro catálogo consigue ampliar los límites de masa de CANDELS ∼ 0,6 dex y revela una pendiente de la secuencia principal a baja masa consistente con estudios anteriores, aunque con indicios de una mayor inclinación a desplazamientos al rojo más altos. Estudiamos el contenido de gas en galaxias de baja masa a través de “stacking” de la emisión de galaxias débiles en el rango milimétrico, aprovechando el catálogo de CANDELS, basado en el NIR, en GOODS-S y las observaciones de ALMA en banda 6 de GOODS-ALMA 2.0. En este caso, las relaciones de escala de estudios previos no solo son inciertas para galaxias que pueblan el régimen de baja masa, sino que algunas también pueden llegar a sobreestimar la cantidad de gas en objetos más masivos (∼ 1010−11 M⊙) detectados en el óptico/NIR, pero tenues en el (sub)milimétrico. Según nuestro trabajo, las extrapolaciones de relaciones basadas en muestras completes en masa hasta 1010 M⊙ pueden estar sobreestimando el contenido de gas en objetos poco masivos (108−9 M⊙). Nuestros resultados para galaxias más masivas y débiles en el milimétrico son compatibles con los valores derivados de relaciones completas en masa hasta 1010 M⊙. No obstante, estos valores son más bajos en comparación con el contenido de gas que infieren estudios basados en fuentes catalogadas en ALMA. Además de señalar la necesidad de ampliar el censo de galaxias a estas bajas masas estelares, este trabajo de tesis pone de manifiesto la importancia de refinar los métodos típicos basados en el estudio de las SED y recalibrar las fórmulas de conversión para estos objetos. Como resultado, podremos obtener estimaciones robustas de las relaciones de escala de formación estelar que reflejen la física subyacente en el Universo de baja masa