Star formation and high-energy emission in starburst galaxies

Héctor Otí Floranes

Departamento de Astrofísica

Año 2012

Starbursts are conspicuous star formation events which are characterized by a prompt production of massive stars. They dominate the emission of the host galaxies in most of the electromagnetic spectrum over several million years and observationally appear similar to HII regions (Sargent & Searle 1970). The strong UV emission from these stars is more powerful than that from older ones and most part of it will be absorbed by dust producing a strong infrared emission. Also, the ionizing photons emitted by the massive stars will ionize the gas surrounding the stellar clusters producing recombination nebular lines. These emissions are shown in Fig. 1.1 for the galaxy NGC 4214. Even more, the mechanical energy released by the massive stars through stellar winds and supernovae will heat the surrounding diffuse gas up to temperatures of millions of Kelvin and produce X-ray radiation which will add to the X-rays emitted by the supernova remnants (SNRs). Radio emission will also be produced by 1) the free-free (Bremsstrahlung) and free-bound transitions between the constituents of the gas ionized by the massive stars, and 2) the electrons accelerated to relativistic velocities by SNRs, as synchrotron emission.

Procesos de formación estelar y emisión de altas energías en galaxias starburst

Los brotes de formación estelar o «starbursts» son episodios de intensa formación estelar, caracterizados por una rápida producción de estrellas masivas, que llegan a dominar la emisión de la galaxia anfitriona en la mayor parte del espectro electromagnético durante varios millones de años. Uno de los objetivos iniciales de este trabajo fue analizar la emisión de la línea Lyman alfa del hidrógeno (Lyalfa) en las galaxias «starburst» locales Haro 2 e IRAS 0833. Los fotones de Lyalfa producidos en brotes de formación estelar sólo pueden escapar de la galaxia anfitriona si el gas neutro que rodea los cúmulos de estrellas masivas está expandiéndose por el empuje de la energía mecánica inyectada al medio por el brote. Dado que la emisión de rayos X de baja energía se produce cuando hay presente gas acelerado, y éste interacciona con el gas circundante, se espera que haya una relación entre la emisión Lyalfa y LsoftX. Por tanto, antes del análisis de las fuentes, empezamos por estudiar con modelos evolutivos de síntesis de población la relación entre la intensidad de la formación estelar y LsoftX, obteniendo una calibración de LsoftX como estimador de aquélla. Una vez realizado este estudio, procedimos a completar la calibración autoconsistente de la tasa de formación estelar mediante estimadores que cubrieran todo el rango electromagnético, desde el ultravioleta al radio. Este conjunto de trazadores de formación estelar calibrados nos permitió estudiar la emisión Lyalfa de las fuentes locales antes mencionadas, así como su relación con otras magnitudes físicas observables de los brotes. Finalmente, analizamos la emisión de rayos X de una muestra de emisores locales de Lyalfa (Haro 2, Haro 11 y el núcleo de NGC 4303), centrándonos en la componente de rayos X de alta energía. […]

Datos de interés

Supervisores: Jose Miguel Mas Hesse (CAB), Francisco J. Carrera
Universidad: Universidad de Cantabria; Centro de Astrobiología
Fecha de lectura: 03/09/2012

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