Bidimensional study of the ionisation mechanisms of the diffuse gas in galaxies of the local universe with MUSE

Resumen

En este trabajo, presentamos el proyecto Bidimensional Exploration of the warm-Temperature Ionised gaS (BETIS), enfocado en el estudio del gas ionizado difuso (DIG) en galaxias espirales cercanas utilizando el espectrógrafo de campo integral MUSE. El objetivo principal es comprender los diversos mecanismos de ionización que dan lugar al DIG. Esto implica un análisis espacialmente resuelto de especies de alta y baja ionización en espectros ópticos. Hemos introducido un nuevo método para definir espectroscópicamente el DIG, adaptable a diferentes resoluciones de galaxias. Inicialmente, hemos utilizado una técnica de binning adaptativo basada en la relación señal-a-ruido (S/N) de la línea \sii para mejorar la S/N de otras líneas. Posteriormente creamos una máscara para eliminar regiones \hii brillantes y débiles. También hemos evaluado la idoneidad de usar el ancho equivalente de \ha (\EWha) para definir el DIG y su régimen de ionización. Hemos encontrado que para \EWha < 3\r{A}, esperado de estrellas evolucionadas de baja masa y alta temperatura (HOLMES), el valor depende de la técnica de síntesis de poblaciones utilizada. El análisis de la muestra revela una fracción de DIG consistente del 40\%-70\% en todas las galaxias. Las tendencias de los cocientes \nii/\ha, \sii/\ha, \oi/\ha y \oiii/\hb indican una correlación entre la ionización en el DIG y las regiones \hii, vinculada al brillo superficial de \ha (\SBha). Los diagramas de diagnóstico muestran que el DIG generalmente cae dentro de los cocientes de línea correspondientes a la fotoionización debida a la formación estelar (FE), con un desplazamiento que sugiere ionización debido a choques rápidos. Sin embargo, el análisis individual de las galaxias indica que dicho desplazamiento es atribuido a galaxias Seyfert en la muestra. Esto sugiere que las galaxias con núcleo activo deben ser analizadas por separado, ya que su emisión es indistinguible del DIG de alta excitación. En un segundo estudio dentro del proyecto BETIS, el enfoque está en el gas ionizado difuso extraplanar (eDIG), un componente clave para entender los procesos de retroalimentación entre los discos y halos galácticos. Hemos aplicado la metodología de binning del primer estudio de BETIS a una muestra de ocho galaxias observadas con MUSE. Los cocientes \nii/\ha, \sii/\ha, \oi/\ha y \oiii/\hb muestran una estructura de ionización compleja en los halos galácticos, influenciada por la distribución espacial de las regiones \hii. Hemos identificado al escape de fotones del continuo de Lyman de las asociaciones OB como la principal fuente de ionización, con la temperatura electrónica y el cociente de ionización S+/S dependiendo de la distribución de las regiones \hii dentro de los discos galácticos. El análisis excluye a los HOLMES como fuentes significativas de ionización para explicar los inusuales cocientes de línea a mayores distancias del plano medio galáctico. En cambio, hemos identificado los choques de los mecanismos de retroalimentación relacionados con la FE como fuentes de ionización secundarios prometedores para el eDIG. Los modelos que incorporan ionización por choques rápidos y fotoionización por FE sugieren que la contribución de choques rápidos a la ionización del eDIG varía del 20\% al 50\% en la muestra, con variaciones locales de hasta el 20\% dentro de los halos individuales de las galaxias. Esto se correlaciona con la presencia de filamentos y componentes estructurales en los halos galácticos. Las altas densidades y los altos cocientes de \oi/\ha, características del gas ionizado comprimido por choques, respaldan la presencia de choques, probablemente provenientes de la retroalimentación en regiones de intensa FE dentro del disco galáctico.

Fecha de lectura	10 sept 2024
Idioma original	Inglés
Supervisor	Fernando Fabián Rosales Ortega (Director/a) & Lluis Galbany Gonzalez (Director/a)