Doutorado: Dwarf galaxies galore: stellar populations of disrupted Milky Way satellites

 

Resumo: Entender os processos físicos que controlam a formação e evolução de galáxias é um dos principais objetivos na Astrofísica, desde as menores galáxias anãs no Grupo Local até aquelas mais luminosas além da época da reionização. Nesta tese, combinamos observações da missão espacial Gaia e grandes levantamentos espectroscópicos para estudar as populações estelares de galáxias anãs destruídas acretadas pela Via Láctea durante seu processo de formação hierárquica. Neste contexto, exploramos galáxias anãs com massas estelares de 10^7 < M*/Msol < 10^9 em um intervalo de redshift de 0,5 < z < 2,0. Esta tese compila artigos publicados (Limberg 2021, 2022, 2023, 2024) ou submetidos durante o período do Doutorado Direto (2020--2024). Primeiro, investigamos as populações estelares e aglomerados globulares da galáxia anã responsável pelo último grande evento de acreção da Via Láctea, chamada Gaia- Sausage/Enceladus (GSE). Demonstramos que GSE é a melhor candidata, dentre as galáxias acretadas conhecidas, para ser a hospedeira original do aglomerado globular Omega Centauri, o qual sabemos ser o aglomerado estelar nuclear de uma galáxia totalmente destruída. Além disso, mostramos que o buraco negro de massa intermediária recentemente descoberto dentro de Omega Centauri/GSE é consistente com a relação entre massa estelar e massa do buraco negro central extrapolada de galáxias massivas. Em seguida, analisamos as abundâncias de elementos alpha para estrelas em outra galáxia acretada conhecida como Helmi streams. A nossa principal descoberta é que esta galáxia anã sofreu um episódio extra de formação estelar antes de ser totalmente destruída pelo potencial gravitacional da Via Láctea. O mecanismo responsável por este surto extra de formação estelar permanece desconhecido, mas pode ser investigado com simulações hidrodinâmicas de galáxias satélites ao redor de hospedeiras massivas. Também estudamos a evolução química na galáxia anã acretada Wukong/LMS-1. Nosso principal resultado é que esta galáxia foi enriquecida em elementos pesados produzidos pelo processo de captura rápida de nêutrons (processo r) predominantemente por fusões de estrelas de nêutrons, sendo a primeira deste tipo. Por último, investigamos a origem das diferentes populações quimiodinâmicas na corrente estelar da galáxia anã esferoidal de Sagitário, a mais massiva no halo da Via Láctea. Descobrimos que as estrelas da componente mais pobre em metais e dinamicamente mais quente originaram-se nas regiões externas da galáxia anã e foram arrancadas primeiro. Enquanto isso, a componente mais rica em metais e dinamicamente mais fria se formou após a segunda passagem pericêntrica e as suas estrelas estavam originalmente localizadas nas regiões centrais da galáxia. A conclusão é que a galáxia anã de Sagitário foi capaz de desenvolver um gradiente de metalicidade antes da sua acreção já em redshift z ~ 0,5 (>6 bilhões de anos atrás). Estes resultados representam avanços em diversos aspectos referentes às populações estelares em galáxias anãs acretadas pela Via Láctea. Além disso, esta tese oferece novos caminhos para a pesquisa sobre formação e evolução de galáxias anãs no futuro.

 

Palavras-chave: galáxias anãs, populações estelares, abundâncias químicas.