Formation and evolution of galaxies in cold dark matter cosmology

Abstract

El estudio de la evoluci´on y formaci´on de galaxias es una de las mayores l´ıneas de investigaci´on abiertas en la astrof´ısica hoy en d´ıa. Entender c´omo se han formado, su morfolog´ıa y c´omo han cambiado con el tiempo supone un gran paso para el conocimiento del universo actual. Existen diversas teor´ıas que explican la evoluci´on de las galaxias, la m´as aceptada afirma que se debe, en gran medida, a un proceso de fusi´on entre ellas. Estos procesos son tan violentos que, durante la fusi´on, las estrellas y la materia oscura pertenecientes a cada galaxia se ven afectados por un fuerte potencial gravitatorio, consiguiendo incluso que cambien su morfolog´ıa. As´ı, si dos galaxias chocan entre ellas, se produce un proceso de fusi´on en el cual todo el movimiento orbital existente anteriormente entre las estrellas de cada galaxia se convierte en un proceso aleatorio de energ´ıa produciendo que estas estrellas, que antes de la fusi´on pose´ıan un movimiento ordenado, pasen a orbitar de manera completamente aleatoria, lo que produce una galaxia de tipo el´ıptico. Para explicar esto, [Ruiz et al., 2015] realiz´o, mediante datos recogidos observacionalmente, un estudio sobre el n´umero de sat´elites existentes en galaxias de tipo masivo y la dependencia de ´estos con la morfolog´ıa de la galaxia. En este caso, encontr´o que, para un rango de masa entre 1011 M y 21011 M las galaxias el´ıpticas pose´ıan mayor n´umero de sat´elites seguidas de las galaxias de tipo lenticular y finalmente, las galaxias de tipo espiral. Este hecho pone en acuerdo la teor´ıa de la fusi´on de galaxias como el canal m´as probable de evoluci´on. Nuestro trabajo consistir´a en reproducir el trabajo realizado por [Ruiz et al., 2015] mediante simulaciones de galaxias. Para ello, utilizaremos EAGLE, un conjunto de simulaciones hidrodin´amicas desarrolladas por el Virgo Consortium. Dichas simulaciones, gracias a la enorme variedad de procesos f´ısicos que incluyen, son una poderosa herramienta para los f´ısicos con la que poder entender los distintos mecanismos f´ısicos que se producen en el universo. Al principio del proyecto extraeremos de EAGLE todas las galaxias centrales, a redshift cero, que pertenecen a un halo gal´actico con una masa en estrella mayor de 1011 M y, por otra parte, las galaxias sat´elites de este halo con una masa en estrella mayor de 109 M . Seguidamente, mediante diversos procesos se unir´an los sat´elites a sus galaxias centrales y se separar´an estas ´ultimas en referencia a su morfolog´ıa. Tras esto, se realizar´a un estudio minucionso de la dependencia del n´umero de sat´elites en relaci´on con la morfolog´ıa de la galaxia central, primero con el rango de masa utilizado en [Ruiz et al., 2015] y luego con todas las galaxias centrales masivas extra´ıdas comparando as´ı los resultados observacionales con las simulaciones. i Nuestro trabajo est´a estructurado de la siguiente manera. En el cap´ıtulo 1 realizaremos un planteamiento te´orico del tema a tratar en nuestro trabajo con el objetivo de introducirlo en nuestro trabajo. Seguidamente, en el cap´ıtulo 2 se expondr´an brevemente los objetivos y la metodolog´ıa seguida a lo largo de nuestro proyecto. En el cap´ıtulo 3 realizaremos una detallada explicaci´on de EAGLE y su modo operandi. Por ´ultimo, en los cap´ıtulos 4 y 5 se expondr´an los resultados y las conclusiones obtenidas as´ı como los posibles trabajos futuros.