José Luis Nilo Castellón: Propiedades ópticas de Cúmulos de Galaxias de baja luminosidad en rayos-X a bajo redshift

José Luis Nilo Castellón es investigador del Grupo de Astronomía de la  Universidad de La Serena (GAULS). Serenence de cepa, hizo su Licenciatura en Física en la ULS y su Doctorado en Astronomía en el Instituto de Astronomía Teórica y Experimental de la Universidad Nacional de Córdoba. Volvió a Chile en mayo de 2013 donde se ha  integrado al GAULS como investigador postoctoral con un proyecto ALMA-CONICYT. Lo  pueden contactar al correo jnilo at dfuls dot cl

Presentamos el segundo de una serie de publicaciones dedicadas al estudio de cúmulos de galaxias de baja luminosidad de rayos-X, proyecto cuya última finalidad es encontrar el rol que cumplen estos sistemas en la evolución morfológica de galaxias. El presente trabajo está basado en observaciones fotométricas y espectroscópicas de siete cúmulos de galaxias en un rango de redshift entre z=0.18 hasta z=0.7, todos ellos observados en los telescopios Gemini Norte y Sur utilizando el instrumento GMOS en modo image y MOS. La campaña de observación espectrofotométrica duró aproximadamente 4 años, y en el 80% de las veces, las observaciones fueron realizadas bajo condiciones de cielo excelente, algo fundamental en un trabajo que busca observar hasta  las más débiles galaxias miembros de estos sistemas de galaxias. (Figura 1).

Fig. 1: Imagen de falso color (r' + i') del cumulo de galaxias [VMF98]001 (z~0.501).  La detección de las galaxias más débiles en este cúmulo de galaxias es gracias a la calidad de las condiciones del cielo al momento de realizar las observaciones en el observatorio Mauna Kea (seeing 0.47). El cúmulo está dominado por una galaxia elíptica gigante que puede observarse al centro de la imagen.

En base a completos catálogos fotométricos en las bandas g', r' e i', y la determinación de la membresía en base principalmente a clasificación espectroscópica, se lograron determinar propiedades de cada uno de los cúmulos, encontrando que en la muestra de menor redshift, a z<0.3, se observa la presencia de una clara secuencia roja de galaxias, bien definida y que además se extiende por más de 4 magnitudes, fenómeno asociado a estados dinámicos relajados, muy similares a los observados en cúmulos de galaxias de mayor masa en este rango de redshifts (Figura 2, panel derecho).

Fig. 2: Variación de la secuencia roja de galaxias entre el cúmulo [VMF98]097 (z~0.485) y [VMF98]124 (z~0.185), puntos negros pequeños muestran todos los objetos clasificados como galaxias en el campo de visión (FOV) del instrumento Gemini-GMOS, circulos negros muestran aquellos objetos clasificados como miembros en base a redshifts fotométricos mientras que los cuadros rojos indican las galaxias clasificadas como miembros en base a redshifts espectroscópicos. 

Por el contrario, en la muestra de cúmulos a z>0.4, no se logra observar dicha característica del plano color-magnitud (Figura 2, panel izquierdo); sin embargo, los perfiles de densidad radial de galaxias son bien descritos por una ley de simple de potencias. Junto a esto, al hacer una clasificación de la morfología de galaxias miembros de cada cúmulo, podemos  observar que la fracción de galaxias espirales decrece a bajo redshift, a una tasa similar al aumento en la fracción de galaxias lenticulares, a su vez que la fracción de galaxias elípticas muestra una muy leve baja a redshift cercanos a z~0.2.

Esto puede interpretarse como una primera comprobación de lo propuesto por otros autores respecto a que la evolución morfológica de galaxias es mas conspicua en los sistemas de menor masa a z<1, en comparación con los cúmulos de galaxias mas masivos, los cuales propiciarían la evolución morfológica de sus galaxias miembros a z>1.

"Low X-Ray Luminosity Galaxy Clusters. II. Optical properties and morphological content at 0.18 < z < 0.70"
José Luis Nilo Castellón, et al.
Aceptado para publicacion en MNRAS - ArXiv:1311.0788

Resumen (en ingles, mas acceso a comentarios y compartir, despues del salto)

This is the second of a series of papers on low X-ray luminosity galaxy clusters, in which we present the r,g and i photometry obtained with GMOS-IMAGE at Gemini North and South telescopes for seven systems in the redshift range of 0.18 to 0.70. Optical magnitudes, colours and morphological parameters, namely, concentration index, ellipticity and visual morphological classification, are also given. At lower redshifts, the presence of a well-defined red cluster sequence extending by more than 4 magnitudes showed that these intermediate-mass clusters had reached a relaxed stage. This was confirmed by the small fraction of blue galaxy members observed in the central regions of ~ 0.75 Mpc. In contrast, galaxy clusters at higher redshifts had a less important red cluster sequence. We also found that the galaxy radial density profiles in these clusters were well fitted by a single power law. At 0.18 <z<0.70, we observed an increasing fraction of blue galaxies and a decreasing fraction of lenticulars, with the early-type fraction remaining almost constant. Overall, the results of these intermediate-mass clusters are in agreement with those for high mass clusters.