Stellar populations and the properties of the interstellar medium in non-typical local galaxies
Creators: name: Πασπαλιάρης, Ευάγγελος-Δημήτριος Σ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Γαλαξίες
Μεσοαστρικό μέσο
Κοσμική σκόνη
Αστρικοί πληθυσμοί
Galaxies
Interstellar medium
Cosmic dust
Stellar populations

description: 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. 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. Aποδεικνύεται 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. 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, διερευνάται επίσης η εξέλιξη τους ανά τις διάφορες φάσεις κατά την διαδικασία της συγχώνευσης. 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.
description: One of the fundamental observational methods for the exploration of galaxy evolution is assessing the build-up of stellar mass budget across cosmic time. However, a significant amount of the energy ever emitted by galaxies has been reprocessed by dust, which is an end-product of stellar life-cycle. In an effort to obtain a more comprehensive understanding of the evolution of galaxies, the interplay between the stellar and the dust content in galaxies has been thoroughly studied for different galaxy types. In this thesis I try to go a step forward in this direction, by studying samples from surveys such as DustPedia, GAMA, GOALS, that differ from the general normal galaxy population and might constitute the missing pieces in the puzzle of galaxy evolution. Using multi-wavelength observations of a sample of galaxies of various morphological types and different star-formation activity levels, I explore their properties as a function of morphology and star-formation activity. I focus mainly on the interesting populations of star-forming early-type galaxies and quiescent late-type galaxies. I show that star-forming early-type galaxies comprise a significant part of the general early-type galaxy population and they have an almost identical star-forming main- sequence relation with the one found for the local star-forming spiral galaxies. On the contrary, passive late-type galaxies lie in the same area with the quiescent early-type galaxies, below the main-sequence. Thus, I compare the properties of these populations with control samples to examine how they differ from their counterparts in the general galaxy population. I investigate differences between quiescent and star-forming galaxies regarding their energetic output, their morphologies, as well as the effects of their local environment. A sample of luminous infrared galaxies (U/LIRGs) is also investigated, following the same methodology. I found that most of the luminous galaxies are in coalescence and except for comparing their properties with the ones of the normal, in terms of luminosity, galaxies, I also explore their evolution with the merging stage. At the last part of the dissertation, a summary is presented, along with a discussion about the next steps, towards a further investigation of the interesting non-typical galaxies populations studied. The potential of using the outcomes of this thesis in future studies is discussed as well.