Unveiling PNe in early-type galaxies

Abstract

Las nebulosas planetarias (PNe) son empleadas como medidores de distancia a través de la llamada Función de Luminosidad (LF por sus siglas en inglés), una ley estándar definida por la magnitud absoluta de las nebulosas presentes en galaxias de tipo temprano. Para obtener esta ley se recurre a medir la magnitud absoluta de las nebulosas a través del doblete de [OIII], una transición prohibida que solo se produce bajo ciertas condiciones físicas presentes en estos objetos. La LF no depende de la metalicidad, es por esto que es una candela estándar empleada como calibrador secundario de distancias. No obstante, la metalicidad de las nebulosas sí aporta información sobre el tipo de población progenitora del que proceden. Por otra parte, la cinemática de estos objetos permite comparar con las estrellas subyacentes y así desvelar el origen interno o externo de las nebulosas. En este trabajo se estudian las nebulosas planetarias en galaxias de tipo temprano y espirales con el objetivo de desentrañar el origen de estos objetos. Para ello analizamos la cinemática de las nebulosas y su relación con las estrellas subyacentes, es por ello que el estudio se remite a galaxias de canto para poder obtener la velocidad radial de estos objetos. Así mismo, estudiamos la distribución de magnitudes absolutas a través de la LF. Por último, analizamos la relación metalicidad-luminosidad de las nebulosas para buscar la conexión de estas con sus estrellas progenitoras. El estudio se remite a cuatro galaxias del cúmulo de Fornax: FCC 153, FCC 167, FCC 170 y FCC 177. Los datos son proporcionados por la unidad de campo integral MUSE en el Very Large Telescope como parte del proyecto Fornax3D. Para detectar las nebulosas presentes en las galaxias hemos sustraído el continuo de nuestras observaciones para analizar las regiones de emisión, en concreto las regiones que emiten en el doblete de [OIII]. Detectamos las distintas fuentes puntuales aplicando el programa SExtractor que nos proporciona las coordenadas de estas fuentes. Para discriminar entre fuentes que son PNe y falsas detecciones comparamos la forma de nuestro espectro con el ajuste que resulta de aplicar gaussianas al doblete de [OIII]. Caracterizamos la Point Spread Function (PSF) a través de las nebulosas más brillantes de cada una de las galaxias. Empleando la PSF del instrumento podemos obtener los espectros de las nebulosas planetarias y por tanto, caracterizar sus propiedades. A partir de los espectros hemos obtenido la cinemática de las nebulosas estimando la posición del centroide de la línea de 5007 ˚A desplazada al rojo. A través de la cinemática podemos discernir entre aquellas nebulosas que han sido originadas en la propia galaxia y aquellas que proceden del propio cúmulo o incluso fuentes a redshift elevado cuyo espectro es similar al de las nebulosas. Por otro lado, los espectros nos permiten obtener la magnitud absoluta de cada nebulosa a través del flujo obtenido del doblete de [OIII]. Bineando las magnitudes absolutas de las nebulosas obtenemos la distribución de magnitudes en función del número de nebulosas. Estudiando la cinemática hemos observado una buena concordancia entre las nebulosas y las estrellas subyacentes. Este hecho confirma que las nebulosas son capaces de describir en un buen grado de aproximación el movimiento de las estrellas. La cinemática nos ha permitido identificar la presencia de “outliers” entre nuestras detecciones, objetos que caen fuera del fondo de estrellas y que por tanto, no podemos incluir en el análisis. Por otra parte, las velocidades obtenidas nos permiten confirmar que todas las nebulosas se han originado dentro de las propias galaxias dado que ninguna posee una velocidad mayor a 350 km/s respecto al centro galáctico. Respecto a la función de luminosidad, hemos comprobado que su distribución se ajusta a la ley estándar descrita en Ciardullo et al. (1989). Observamos como la magnitud absoluta de la nebulosa más brillante de cada galaxia no supera el valor estándar de M? 5007 = −4,47 dado por diversos autores como Ciardullo et al. (2005); Merrett et al. (2006); Sarzi et al. (2011). Comprobamos que las nebulosas más tenues de las cuatro galaxias sufren el llamado “sesgo de incompletitud”, y que para dichas nebulosas nuestras distribuciones se desvían de la ley estándar debido a que no podemos observar las más tenues. Como análisis final hemos tratado de relacionar la metalicidad del medio en el que están embebidas las PNe con el número de nebulosas detectadas. Para ello hemos obtenido la metalicidad de las estrellas subyacentes a través de modelos de poblaciones estelares. Relacionando el número de PNe con la metalicidad del medio hemos observado que no existe una correspondencia clara entre ambas cantidades. Este hecho puede ser debido a la baja significancia en el número de PNe detectadas a causa del método de detección empleado. El único hecho deducido de este análisis es que las nebulosas más brillantes se encuentran en zonas ricas en metales. Este trabajo es un anticipo de un estudio mucho más amplio a realizar con todas las galaxias (de tipo temprano y espirales) del cúmulo de Fornax para los que hay datos de Fornax3D. La muestra completa nos permitiría mejorar la estadística presentada en este trabajo y aportar más información sobre el origen de las PNe y su relación con su entorno.