Estudio espectrofotométrico de la galaxia NGC 253

Abstract

NGC 253 es la galaxia más masiva del grupo del Escultor, es la galaxia más cercana en evidenciar el fenómeno starburst, y observaciones recientes de ALMA demostraron que su evolución global está afectada por el flujo de gas proveniente de la región central. Este hallazgo tuvo importantes implicaciones para los modelos de formación y evolución de galaxias. Sin embargo debido a la presencia de polvo interestelar poco se ha podido estudiar sobre el starburst central que produce el flujo saliente. La capacidad provista por la astronomía infrarroja contribuye a superar estas limitaciones. La espectroscopía en el rango espectral del infrarrojo cercano y medio ayudó a determinar la auténtica naturaleza del núcleo de NGC 253. Mediante el empleo del instrumento Flamingos-2 (en su modalidad espectrométrica) y de la cámara T-ReCS del telescopio Gemini Sur hemos conseguido espectros en las bandas NIR del infrarrojo e imágenes MIR de la estructura central. En este trabajo presentamos evidencia original de que la fuente más brillante en el infrarrojo cercano (NIR) y en el infrarrojo medio (MIR) tiene varios rasgos característicos de un genuino núcleo galáctico, que hasta ahora no habían sido identificados de tal manera. A saber: es la fuente más potente en el infrarrojo (NIR y MIR); es la fuente más potente en rayos X blandos; el centro de rotación derivado de la emisión de H 2 está ubicado a 0.18” SW de la posición de IRC. Pudimos determinar la masa del objeto central en 5.2x10 6 M ʘ y hemos descubierto una estructura en forma de cascara semiesférica rodeando el objeto central, posiblemente la estructura más interna del flujo saliente que afecta a toda la galaxia en gran escala. Además, a partir de imágenes infrarrojas de alta resolución espacial obtenidas con el instrumento Flamingos-2 (en su modalidad de cámara) en las bandas J, H y K s hemos confeccionado los diagramas color-color (CCD) y color-magnitud (CMD) de los cúmulos de emisión infrarroja que conforman los diversos subsistemas de la galaxia (núcleo, brazos, barra, ansae) así como los histogramas correspondientes. Aplicamos diversos modelos evolutivos para caracterizar y comparar las poblaciones de cúmulos estelares predominantes en los diferentes subsistemas galácticos. Como en la construcción de los CCD (y de los histogramas) consideramos el índice de color Q d (asociado con la edad de los cúmulos) disponemos de un indicador para caracterizar la proporción de las poblaciones jóvenes en los subsistemas galácticos. En particular, verificamos que la población del núcleo, exceptuando el propio IRC, tiene valores de Q d que indican la presencia notable de la línea Brγ (Brackett Gamma) en emisión producida por fotoionización. El IRC tiene un valor de Q d = 1.3 mg, lo que no puede ser explicado por fotoionización lo cual indica la posible presencia de ionización por choques. Otro descubrimiento presentado en esta tesis es la detección de estructuras esferoidales en los extremos de la barra de NGC 253, conocidas como ansae y presentes en aproximadamente el 1% de las galaxias. La cercanía de las mismas, sumada a la alta resolución espacial de nuestras observaciones y la penetración del rango infrarrojo nos permitió caracterizarlas por primera vez como estructuras espacialmente resueltas. En estas ansae hay una notable separación de los valores en el índice Q d para la población NE y la población SW de cúmulos estelares y existe una mayor proporción de fuentes brillantes en la ansae SW. En términos de colores y población, las ansae se diferencian de la barra y por tanto deben ser de ahora en más consideradas como un componente adicional en la estructura en las galaxias discoidales.