@misc{10481/96703,
year = {2024},
url = {https://hdl.handle.net/10481/96703},
abstract = {Galaxies in the Universe are distributed in a web-like structure characterised
by different large-scale environments: dense clusters, elongated
filaments, sheet-like walls, and under-dense regions, called voids. The
low number density of galaxies in voids is expected to affect the properties
of their galaxies. Void galaxies are essential to understand the physical
processes that drive galaxy evolution as they are less affected by
external factors than galaxies in denser environments. Previous studies
have shown that galaxies in voids are on average bluer, less massive, and
have later morphologies than galaxies in denser environments. However,
there is no consensus about the star formation properties of void
galaxies, and it has never been observationally proven that their star
formation histories are significantly different from those in filaments,
walls, and clusters. The Calar Alto Void Integral-field Treasury surveY
(CAVITY) project was started to fill this gap by studying in detail a
sample of around 300 void galaxies with integral field spectroscopy.
In this thesis, as a preparatory study of the CAVITY project, we
analyse stellar populations in the centre of void galaxies to derive the
star formation history, which describes the rate at which the galaxies
have assembled their stars; and the average stellar metallicity, which
traces the accumulated fossil record of star formation through out the
entire life of the galaxies. In addition, we also analyse the star formation
rate, molecular gas mass, and star formation efficiency of void
galaxies as tracers of their current and potential star formation. Comparing
the star formation rate, molecular gas, star formation efficiency,
star formation history, and stellar metallicity of galaxies in various environments,
including voids, filaments, walls, and clusters, can provide
valuable insights into how the large-scale environment impacts galaxy
evolution.
We present the first molecular gas mass survey of void galaxies, together with data for the atomic gas mass and star formation rate
(SFR) from the literature. We compare with galaxies in filaments and
walls in order to better understand how the molecular gas mass and
SFR are related to the large-scale environment. We observed with
the IRAM 30 m telescope the CO(1 − 0) and CO(2 − 1) emission of
20 void galaxies selected from the Void Galaxy Survey, with a stellar
mass range from 108.5 to 1010.3 solar masses. We detected 15 objects
in at least one CO line. We compared the molecular gas mass, the
star formation efficiency (SFE), the atomic gas mass, the molecular-toatomic
gas mass ratio, and the specific star formation rate (sSFR) of
the void galaxies with two control samples of galaxies in filaments and
walls, selected from xCOLD GASS and EDGE-CALIFA, for different
stellar mass bins.
In general, we do not find any significant difference in the molecular
and SFR between void galaxies and galaxies in filaments and walls,
but some tentative differences emerge for some other parameters when
trends with stellar mass are studied. The SFE of void galaxies seems
lower than in filament and wall galaxies for low stellar masses. In addition,
it appears that there is a trend of increasing deficiency in the
atomic gas content in void galaxies compared to galaxies in filaments
and walls for higher stellar masses, accompanied by an increase in the
molecular-to-atomic gas mass ratio. However, all trends with stellar
mass are based on a low number of galaxies and need to be confirmed
for a larger sample of galaxies. This study can be considered the starting
point and trigger of the CO-CAVITY subproject within CAVITY,
aimed at providing comprehensive information of the molecular gas
content of the CAVITY galaxies. We also present the first stellar population comparison between
galaxies in different large-scale environments for a stellar mass range
from 108.0 to 1011.5 solar masses and a redshift range of 0.01 < z < 0.05.
We aim to better understand how the large-scale structure affects galaxy
evolution by studying the star formation history and the stellar massmetallicity
relation of thousands of galaxies, which allows us to make
a statistically sound comparison between galaxies in voids, filaments,
walls, and clusters. We apply non-parametric full spectral fitting techniques
(pPXF and STECKMAP) to 10807 spectra from the SDSS-DR7
(987 in voids, 6463 in filaments and walls, and 3357 in clusters) to obtain
their stellar populations (stellar mass, age, and metallicity) and
derive their SFH and mass-weighted average stellar metallicity.
We find that void galaxies have had, on average, slower star forma tion histories than galaxies in denser large-scale environments. We find
two main star formation history types, which are present in all the environments:
‘short-timescale’ galaxies are not affected by their large-scale
environment at early times but only later in their lives; ‘long-timescale’
galaxies have been continuously affected by their environment and stellar
mass. Both types have evolved slower in voids than in filaments,
walls, and clusters. We also find that galaxies in voids have on average
slightly lower stellar metallicities than galaxies in filaments and walls,
and much lower than galaxies in clusters. These differences are more
significant for low-mass than for high-mass galaxies, for ‘long-timescale’
than for ‘short-timescale’, for spiral than for elliptical, and for blue than
for red galaxies.
In this thesis, it is confirmed that the large-scale environment affects
galaxy evolution slowing down the star formation history and reducing
the stellar metallicity of void galaxies compared to galaxies in filaments,
walls, and clusters. In addition, it seems that there are no significant
differences with respect to the molecular gas, star formation rate, and
star formation efficiency between galaxies in different large-scale environments.
However, these last results need to be confirmed for a larger
sample of void galaxies.},
abstract = {Las galaxias se distribuyen en el Universo describiendo una estructura
similar a una red, caracterizada por diferentes ambientes a gran escala:
cúmulos densos, filamentos alargados, muros laminares y regiones de
baja densidad llamadas vacíos. Se espera que la baja densidad de los
vacíos afecte a las propiedades de sus galaxias. Las galaxias de vacíos
son esenciales para comprender los procesos físicos que impulsan la
evolución de las galaxias, ya que se ven menos afectadas por factores
externos que las galaxias en ambientes más densos. Estudios previos
han mostrado que las galaxias de vacíos son, en promedio, más azules,
menos masivas y tienen morfologías de tipo más tardío que las galaxias
en ambientes más densos. Sin embargo, no hay un consenso sobre
sus propiedades de formación estelar y nunca se ha demostrado observacionalmente
que las historias de formacíon estelar en vacíos sean
significativamente diferentes a las de filamentos, muros y cúmulos. El
proyecto Calar Alto Void Integral-field Treasury surveY (CAVITY)
comenzó con el objetivo de responder estas dudas estudiando en detalle
una muestra de alrededor de 300 galaxias en vacíos con datos
espectrales de campo integrado.
En esta tesis, como estudio preparatorio del proyecto CAVITY,
analizamos sus poblaciones estelares para calcular la historia de formaci
ón estelar, que describe la velocidad a la que las galaxias han ensamblado
sus estrellas; y la metalicidad estelar promediada, que traza
el registro fósil acumulado de la formación estelar a lo largo de toda la
vida de las galaxias. Además, también analizamos la tasa de formación
estelar, la masa de gas molecular y la eficiencia de formación estelar de
las galaxias de vacíos como indicadores de su formación estelar actual
y potencial. Comparar la tasa de formación estelar, el gas molecular,
la eficiencia de formación estelar, la historia de formación estelar y
la metalicidad estelar de las galaxias en varios ambientes, incluyendo vacíos, filamentos, muros y cúmulos, puede proporcionar información
valiosa sobre cómo el ambiente a gran escala afecta a la evolución de
las galaxias.
En esta tesis presentamos el primer estudio de masa de gas molecular
en galaxias de vacíos. Comparamos estos datos junto con datos de
masa de gas atómico y tasa de formación estelar (SFR, por sus siglas
en inglés) obtenidos de la literatura, con respecto a las galaxias en filamentos
y muros, con el fin de entender mejor cómo se relaciona el gas
molecular y la formación estelar con el ambiente a gran escala. Observamos
en el telescopio de 30 m del IRAM la emisión de CO(1 − 0) y
CO(2−1) de 20 galaxias en vacíos seleccionadas del Void Galaxy Survey,
con un rango de masa estelar de 108.5 a 1010.3 masas solares. Detectamos
15 objetos en al menos una línea de CO. Comparamos la masa de
gas molecular, la eficiencia de formación estelar (SFE), la masa de gas
atómico, la relación entre la masa de gas molecular y atómico, y la tasa
de formación estelar específica (sSFR) de las galaxias de vacíos con dos
muestras de control de galaxias en filamentos y muros, seleccionadas
de xCOLD GASS y EDGE-CALIFA, para diferentes intervalos de masa
estelar y teniendo en cuenta la tasa de formación estelar. Este estudio
se puede considerar el punto de partida y detonante del subproyecto
CO-CAVITY dentro del proyecto CAVITY, cuyo objetivo es aportar
información general sobre el contenido de gas molecular de las galaxias
de CAVITY. En general no encontramos ninguna diferencia significativa en la
masa de gas molecular o en la tasa de formación estelar entre las galaxias
de vacíos y las galaxias en filamentos y muros. Sin embargo, surgen
algunas diferencias tentativas para otros parámetros cuando se estudian
las tendencias con la masa estelar. La SFE de las galaxias de vacíos
parece ser menor que en las galaxias en filamentos y muros para masas
estelares bajas, y parece que hay una deficiencia de Hi en las galaxias
en vacíos en comparación con las galaxias en filamentos y muros para
altas masas estelares, acompañada de un aumento en la relación entre
la masa de gas molecular y atómico. Sin embargo, todas las tendencias
con la masa estelar se basan en un número bajo de galaxias y deben
confirmarse para una muestra de galaxias más grande.
También presentamos la primera comparación de poblaciones estelares
entre galaxias en diferentes ambientes a gran escala para un
rango de masa estelar de 108.0 a 1011.5 masas solares y un rango de
corrimiento al rojo de 0.01 < z < 0.05. Nuestro objetivo es comprender
mejor cómo la estructura a gran escala afecta a la evolución de las galaxias mediante el estudio de la historia de formación estelar y
la relación masa-metalicidad estelar de miles de galaxias, lo que nos
permite realizar una comparación estadísticamente significativa entre
galaxias en vacíos, filamentos, muros y cúmulos. Aplicamos técnicas no
parametrizadas de ajuste espectral completo (pPXF y STECKMAP)
a 10807 espectros del SDSS-DR7 (987 en vacíos, 6463 en filamentos
y paredes, y 3357 en cúmulos) para obtener sus poblaciones estelares
(masa estelar, edad y metalicidad) y calcular las historias de formación
estelar (SFH) y las metalicidad estelar media pesada en masa.
En esta tesis mostramos que, en promedio, las galaxias de vacíos
han tenido historias de formación estelar más lentas que las galaxias en
ambientes más densos. Encontramos dos tipos principales de historias
de formación estelar presentes en todos los ambientes: las galaxias con
SFH de ‘corta escala de tiempo’ no se ven afectadas por su ambiente a
gran escala en etapas tempranas, sino sólo más tarde en sus vidas; las
galaxias con SFH de ‘larga escala de tiempo’ han sido continuamente
afectadas por su ambiente y masa estelar. Ambos tipos han evolucionado
más lentamente en los vacíos que en los filamentos, muros y
cúmulos. También encontramos que las galaxias de vacíos tienen, en
promedio, ligeramente menor metalicidad estelar que las galaxias de
filamentos y muros, y mucho menor que las galaxias de cúmulos. Estas
diferencias son más significativas para galaxias de baja masa que para
galaxias de alta masa, para SFH de ‘larga escala de tiempo’ que para
SFH de ‘corta escala de tiempo’, para espirales que para elípticas, y
para azules que para rojas. En esta tesis confirmamos que el ambiente a gran escala afecta a la
evolución de las galaxias ralentizando la historia de formación estelar
y reduciendo la metalicidad estelar de las galaxias de vacíos en comparación con las galaxias de filamentos, muros y cúmulos. Además,
parece que las galaxias de vacíos no presentan diferencias en el contenido
de gas molecular, la tasa de formaci´on estelar, ni la eficiencia
de formaci´on estelar en comparaci´on con galaxias en ambientes m´as
densos. Sin embargo, es necesario confirmar estos últimos resultados
para una muestra más grande de galaxias en vacíos.},
organization = {Tesis Univ. Granada.},
publisher = {Universidad de Granada},
title = {Assembly of void galaxies: Star formation and molecular gas},
author = {Domínguez Gómez, Jesús},
}