Stellar populations and the properties of the interstellar medium in non-typical local galaxies
Authors: Πασπαλιάρης Ευάγγελος-Δημήτριος 
Published: November 2023

Μια από τις σημαντικότερες πτυχές στην προσπάθεια κατανόησης της εξέλιξης των γαλαξιών, είναι η μελέτη του τρόπου σχηματισμού των αστρικών τους πληθυσμών σε συνάρτηση με τον χρόνο. Ωστόσο, ένα πολύ σημαντικό μέρος της ενέργειας που εκπέμπεται από τους γαλαξίες, επηρεάζεται από την σκόνη, η οπόια αποτελεί προϊόν της αστρικης εξέλιξης. Με στόχο την περεταίρω κατανόηση της εξέλιξης των γαλαξιών, η αλληλεπίδραση άστρων και σκόνης στους γαλαξίες έχει μελετηθεί εκτενώς για διάφορους τύπους γαλαξιών. Στην παρούσα διατριβή επιχειρείται η μελέτη γαλαξιών, από βάσεις δεδομένων όπως το DustPedia, το GAMA, το GOALS, που διαφέρουν από τον γενικό πληθυσμό τυπικών γαλαξιών με σκοπό την κάλυψη κενών που υπάρχουν στην κατανόηση για το πως οι γαλαξίες εξελίσσονται. Οι κοντινοί, καλά μελετημένοι, γαλαξίες του DustPedia χρησιμοποιήθηκαν ως βάση σύγκρισης για την περαιτέρω διερεύνηση των χαρακτηριστικών ιδιαίτερων τύπων γαλαξιών, όπως οι ελλειπτικοί με αστρογέννεση, οι σπειροειδείς χωρίς αστρογέννεση από το δείγμα GAMA, καθώς και οι πολύ λαμπροί στο υπέρυθρο γαλαξίες από το δείγμα GOALS. Από την εκτενή αυτή μελέτη προκύπτει πληθώρα ενδιαφερόντων αποτελεσμάτων. Μέρος αυτών επιβεβαιώνουν αποτελέσματα προηγούμενων σχετικών μελετών, ενισχύοντας την εγκυρότητα της μεθοδολογικής προσέγγισης, ενώ, προέκυψαν και αποτελέσματα με ιδιαίτερο ενδιαφέρον που δεν έχουν διερευνηθεί ευρέως στο παρελθόν.Το πρώτο μέρος της διατριβής επικεντρώνεται σε ένα δείγμα γαλαξιών διαφόρων μορφολογικών τύπων και με διάφορα επίπεδα αστρογένεσης. Με χρήση παρατηρήσεων σε πολλά μήκη κύματος μελετάται η εξάρτηση των φυσικών παραμέτρων σε συνάρτηση με τον μορφολογικό τύπο και το επίπεδο αστρογένεσης, με στόχευση κυρίως στους πολύ ενδιαφέροντες πληθυσμούς των ελλειπτικών γαλαξιών με έντονη αστρογένεση και των σπειροειδών με χαμηλά επίπεδα σχηματισμού νέων άστρων. Πιο συγκεκριμένα, αποδεικνύεται ότι οι ελλειπτικοί γαλαξίες με αστρογένεση αποτελούν ένα σημαντικό μέρος του γενικού πληθυσμού ελλειπτικών γαλαξιών και μάλιστα έχουν πανομοιότυπα φυσικά χαρακτηριστικά με τους αντίστοιχους σπειροειδείς, όπως η συσχέτιση μεταξύ του ρυθμού αστρογένεσης και της αστρικής μάζας, γνωστή ως η κύρια ακολουθία γαλαξιών με αστρογέννεση. Αντιθέτως, τα αντίστοιχα φυσικά χαρακτηριστικά των ήσυχων σπειροειδών γαλαξιών προσομοιάζουν αυτά των ελλειπτικών γαλαξιών χωρίς αστρογένεση. Συνεπώς γίνεται σύγκριση των χαρακτηριστικών αυτών των πληθυσμών με χαρακτηριστικά τυπικά δείγματα γαλαξιών, με σκοπό να διερευνηθεί σε τι διαφέρουν από τον γενικό πληθυσμό. Τα χαρακτηριστικά τα οποία μελετώνται κυρίως είναι η ακτινοβολία τους, η μορφολογία, καθώς και η επίδραση του τοπικού περιβάλλοντος στο οποίο εξελίσσονται. Βρέθηκε έτσι, ότι ένα σημαντικό ποσοστό (της τάξης του 25%) της συνολικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ελλειπτικούς γαλαξίες με αστρογένεση, προέρχεται από αστρικούς πληθυσμούς νεαρής ηλικίας. Επίσης, κατά μέσο όρο, 35% της συνολικής ακτινοβολίας από αστέρια σε αυτούς τους γαλαξίες απορροφάται από την σκόνη. Ακόμα, παρά την γενικότερη ελλειπτική τους μορφολογία, υπάρχουν πολλές ενδείξεις που υποδεικνύουν την ύπαρξη εσωτερικών δομών στους γαλαξίες αυτούς. Τέλος, σύμφωνα με τα ευρήματα της παρούσας μελέτης, το τοπικό περιβάλλον φαίνεται πως επηρεάζει τον ρυθμό με τον οποίο δημιουργούνται νέα άστρα στους γαλαξίες, ανεξαρτήτως μορφολογίας. Στο δεύτερο μέρος μελετάται το δείγμα γαλαξιών που είναι πολύ λαμπροί στο υπέρυθρο μέρος του φάσματος. Βρέθηκε μάλιστα ότι η πλειοψηφεία των λαμπρών αυτών γαλαξιών είναι σε φάση συγχώνευσης. ́Ετσι εκτός από σύγκριση των φυσικών χαρακτηριστικών των λαμπρών γαλαξιών με τα χαρακτηριστικά που έχουν οι συνήθεις, λιγότερο λαμπροί, διερευ- νάται επίσης η εξέλιξη τους ανά τις διάφορες φάσεις κατά την διαδικασία της συγχώνευσης. Αυτοί οι γαλαξίες αποτελούν το ανώτατο άκρο τόσο από πλευράς αστρικής μάζας και μάζας σκόνης, όσο και με βάση τον ρυθμό σχηματισμού νέων άστρων. Οι αντίστοιχες διάμεσες τιμές που προέκυψαν είναι 6.3Ε10 Μ⊙ για την αστρική μάζα, 5.2Ε7 Μ⊙ για την μάζα σκόνης, και 52 M⊙/yr για τον ρυθμό αστρογέννεσης. Επιπλέον, βρέθηκε εξέλιξη του ρυθμού αστρογένεσης κατά την διάρχεια της συγχώνευσης, με τις μεγαλύτερες τιμές να είναι κατά την διάρκεια της κύριας φάσης της συγώνευσης. Επίσης, ένα μεγάλο ποσοστό της αστρικής ακτινοβολίας (78%) απορροφάται από την σκόνη. Μάλιστα, σε αντίθεση με τους τοπικούς τυπικούς γαλαξίες, όπου τα γηραιά άστρα συνδράμουν περισσότερο στην συνολική αστρική λαμπρότητα, στους λαμπρούς στο υπέρυθρο γαλαξίες, τα νέα αστέρια αποτελούν το 64% κατά μέσο όρο. Τέλος, εξετάζεται το ενδεχόμενο, οι ελλειπτικοί γαλαξίες με αστρογένεση, να αποτελούν προϊόν της συγχώνευσης γαλαξιών λαμπρών στο υπέρυθρο. Στο τελευταίο μέρος της διατριβής συζητούνται τα συμπεράσματα, γίνεται ανάλυση των επόμενων βημάτων προς την συνέχιση της μελέτης αυτών των ιδιαίτερων τύπων γαλαξιών και αναφέρονται επίσης οι δυνατότητες χρήσης των αποτελεσμάτων της διατριβής σε μελλοντικές μελέτες.