Edo Ibar: Revelando la formación estelar oscurecida en galaxias a z=1.47 con el el telescopio espacial Herschel

Edo Ibar es investigador postdoctoral FONDECYT en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Obtuvo su Licenciatura en la Universidad de Chile y el 2009 obtuvo su PhD en la Universidad de Edimburgo, ciudad donde realizó su primer postdoc, en el UK Astronomy Technology Centre. Prontamente empezará como profesor adjunto en la Universidad de Valparaíso. Puedes encontrar mas información sobre sus temas de investigación y contactarlo en su página edoibar.wix.com

Para entender la formación y evolución de galaxias es de gran importancia poder medir sus tasas (actividad) de formación estelar, siendo su trazador clásico la emisión de la línea Hα. Esta emisión, sin embargo, sufre de un considerable oscurecimiento debido al polvo que rodea a las regiones de formación estelar, implicando que lo visto es sólo una fracción de la luz originalmente emitida por la galaxia.

En el Universo Local se usa la razón entre intensidades de las líneas Hα y Hβ (el llamado "decremento de Balmer") para trazar el nivel de extinción de la línea Hα. Sin embargo en galaxias distantes, a alto redshift, la línea Hβ no es detectable, por lo que los niveles de extinción de la línea de Hα son largamente inciertos.

En esta publicación describimos estadísticamente las propiedades de galaxias del catalogo HiZELS, basados en los surveys PEP y HERMES, que presentan tasas 'normales' de formación estelar del orden de 30 masas solares por año a redshift z=1.47. El análisis se basa en observar en el infrarrojo lejano (far-IR) para medir el nivel de obscurecimiento de la luz, i.e. el nivel de extinción sufrida por la línea Hα.  En el estudio usamos imágenes profundas tomadas por la cámara milimétrica AzTEC y por los telescopios espaciales Spitzer y Herschel.

Fig 1: Flujo promedio obtenido por una estimación estadistica de "stacking", (rombos con barras de error) como función de la longitud de onda para toda la muestra de galaxias detectadas en Hα a z=1.47. Arriba a la izquierda se dan las propiedades físicas obtenidas al ajustar un modelo de radiación de cuerpo negro modificado. La distribución espectral se compara visualmente con dos galaxias, una local M82 y otra a redshift z=2.3.

La figura arriba muestra las características infrarrojas de estas galaxias. Encontramos que muchas de las correlaciones empíricas encontradas en galaxias cercanas se mantienen incluso en tiempos cuando el Universo tenía tan solo un tercio de su edad. Esta corroboración permite asumir que propiedades de galaxias cercanas son válidas también para sus análogos a alto redshift.

"Herschel reveals the obscured star formation in HiZELS Hα emitters at z=1.47"
E. Ibar, et al.
MNRAS 434, 3128 (2013) - ArXiv:1307.3556

Resumen (en inglés, después del salto)

We describe the far-infrared (FIR; rest-frame 8--1000μm) properties of a sample of 443 Hα-selected star-forming galaxies in the COSMOS and UDS fields detected by the HiZELS imaging survey. Sources are identified using narrow-band filters in combination with broad-band photometry to uniformly select Hα (and [OII] if available) emitters in a narrow redshift slice at z = 1.47+/-0.02. We use a stacking approach in Spitzer, Herschel (from PEP and HerMES surveys) and AzTEC images to describe their typical FIR properties. We find that HiZELS galaxies with observed Hα luminosities of ~ 10^{8.1-9.1} Lo have bolometric FIR luminosities of typical LIRGs, L_FIR ~ 10^{11.48+/-0.05} Lo. Combining the Hα and FIR luminosities, we derive median SFR = 32+/-5 Mo/yr and Hα\ extinctions of A(Hα) = 1.0+/-0.2 mag. Perhaps surprisingly, little difference is seen in typical HiZELS extinction levels compared to local star-forming galaxies. We confirm previous empirical stellar mass (M*) to A(Hα) relations and the little or no evolution up to z = 1.47. For HiZELS galaxies, we provide an empirical parametrisation of the SFR as a function of (u-z)_rest colours and 3.6μm photometry. We find that the observed Hα\ luminosity is a dominant SFR tracer when (u-z)_rest ~< 0.9 mag or when 3.6μm photometry > 22 mag (Vega) or when M* < 10^9.7 Mo. We do not find any correlation between the [OII]/Hα\ and FIR luminosity, suggesting that this emission line ratio does not trace the extinction of the most obscured star-forming regions. The luminosity-limited HiZELS sample tends to lie above of the so-called `main sequence' for star-forming galaxies, especially at low M*. This work suggests that obscured star formation is linked to the assembly of M*, with deeper potential wells in massive galaxies providing dense, heavily obscured environments in which stars can form rapidly.