Growth of massive galaxies through cosmic time

Abstract

The discovery that massive galaxies are on average more compact in the primitive Universe has shown the importance of the mechanisms which are growing galaxies in size with cosmic time. A better understanding of the characteristics of these compact objects will give us clues about the nature of the mechanism which is contributing to the growth of massive galaxies. In the first part of this thesis we investigated the discrepancy between dynamical and stellar masses in massive compact early-type galaxies. Our findings indicate that this discrepancy scales with galaxy compactness, but it does not correlate with redshift. These results lead us to interpret the discrepancy between these two mass estimators as a violation of the homology hypothesis assumed in the computation of dynamical masses. The next step of our research was to guess what constraints on the evolutionary mechanisms of massive galaxies are implied by this non-homology. We find that galaxies populate a plane in the stellar mass-effective radius-velocity dispersion space, and we analyse the constraints that it means on a generic mechanism. Furthermore, we check that these constraints are compatible with simulations of the growth of early-type massive galaxies due to mergers. Finally we addressed the question of which is the best environment for looking for relic galaxies, i.e. old galaxies which have not suffered the size evolution. We find that they prefer dense environments. Comparing our observational results with simulations, we obtain an agreement between both. The global conclusion of this thesis is that all our results are compatible with the growth of massive galaxies through the accretion of galaxy satellites.

El descubrimiento de que las galaxias masivas son en promedio más compactas en el universo primitivo ha puesto de relieve la importancia de los procesos de crecimiento en tamaño de las galaxias con el tiempo cosmológico. Conocer mejor las características de estos objetos compactos dará claves para entender la naturaleza del mecanismo que hace crecer en tamaño a las galaxias masivas. En la primera parte de esta tesis comenzamos investigando la discrepancia entre las masas dinámicas y estelares en las galaxias masivas compactas de tipo temprano. Nuestros hallazgos indican que esta discrepancia escala con la compacidad de las galaxias, pero no encontramos correlación con el desplazamiento al rojo. Estos resultados nos conducen a interpretar la discrepancia entre estos dos estimadores de masa como una violación de la hipótesis de homología que se asume en el cálculo de las masas dinámicas. El siguiente paso de nuestra investigación fue averiguar cuáles son las restricciones que se pueden derivar para los mecanismos evolutivos de las galaxias masivas a partir de esta no-homología. Encontramos que las galaxias trazan un plano en el espacio masa estelar-radio efectivo-dispersión de velocidades, analizando las restricciones que esto implica sobre un mecanismo genérico. Además comprobamos que estas restricciones son compatibles con las simulaciones numéricas de galaxias que crecen a través de fusiones. La última cuestión que abordamos es cuál es el mejor entorno para buscar galaxias reliquias, es decir, galaxias viejas que no han experimentado la evolución en tamaño. Encontramos que estas galaxias prefieren vivir en entornos densos. Comparando nuestros resultados observacionales con simulaciones, obtenemos un acuerdo entre ambos. La conclusión global de esta tesis es que todos nuestros resultados son compatibles con el crecimiento de las galaxias masivas es mediante la acreción de galaxias satélite.