Caracterização em rádio-frequências da taxa de formação estelar de galáxias sem bojo a redshifts intermédios

Tese de mestrado em Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016As galáxias sem bojo estão presentes em grande número no Universo e, apesar desta evidência observacional, continuam a constituir um problema para qualquer modelo que tente recriar os mecanismos de formação e evolução de galáxias. A nossa compreensão de como estas estruturas podem existir num Universo onde, segundo os paradigmas atuais, a formação de estruturas se procede de forma hierárquica, é de extrema importância para a investigação atual em galáxias. Nesta dissertação é estudada a taxa de formação estelar, em radiofrequências, de galáxias sem bojo a redshifts intermédios (0:46≤ z ≤ 1). O objetivo é o de contribuir para uma melhor compreensão destes objetos, ajudando no seu processo de caraterização. A amostra em estudo contém 14 131 galáxias com dados óticos provenientes de um levantamento levado a cabo pela câmara Advanced Camera for Surveys (ACS), a bordo do Hubble Space Telescope (HST), ao campo do Cosmic Evolution Survey (COSMOS). Este campo foi também observado por um conjunto amplo de observatórios espaciais e terrestres em múltiplos comprimentos de onda, entre os quais se destacam o VLA (rádio), o Chandra e XMM (raios-X) e o Spitzer (infravermelho), de particular interesse para este estudo. Os resultados obtidos para as taxas de formação estelar mostram que as galáxias sem bojo podem apresentar taxas de formação estelar elevadas (~50 - 230Mʘano-1), embora a sua maioria apresente taxas de formação estelar muito baixas (~1-8Mʘano-1). Estes números apoiam a tese de que a taxa de formação estelar é essencialmente dominada por interações entre galáxias. De acordo com estes modelos, não será de esperar que as galáxias sem bojo tenham sofrido muitas interações relevantes ao longo da sua existência, não se enquadrando bem no modelo vigente de formação e evolução hierárquica de estruturas, o chamado LCDM. Foram também encontrados 108 candidatos a galáxias com núcleos galácticos ativos (AGN), o que contabiliza menos de 1% da população total de galáxias sem bojo em estudo. Esta baixa percentagem está de acordo com o facto de não ser esperado que existam muitas galáxias sem bojo com núcleos galácticos ativos, dadas as correlações empíricas que existem entre a massa dos buracos negros centrais das galáxias e os seus bojos.Bulgeless galaxies are very numerous in the Universe, and despite this observational evidence, they still constitute a problem to any model that attempts to recreate the mechanisms for galaxy formation and evolution across cosmic time. Our understanding of how these structures come to be in an Universe that, according to the current paradigms, follows a hierarchical assembly, is of paramount importance to present-day galaxy research. We present in this dissertation a study of the star formation rates, at radio wavelengths, of bulgeless galaxies at intermediate redshifts (0:4 ≤ z ≤ 1). Our objective is to contribute to a better understanding of these objects by helping with their thorough characterization. The sample at study comprises 14 131 galaxies whose optical imaging comes from a survey conducted using the Advance Camera for Surveys (ACS) aboard of the Hubble Space Telescope (HST) in the Cosmic Evolution Survey (COSMOS) field. This field was also observed by a vast set of space and ground observatories in multiple wavelenghts, which include the VLA (radio), the Chandra and XMM (X-rays) and Spitzer (infrared), of particular interest for this study. Our final results regarding the star formation rates of bulgeless galaxies show they could reach up to high values (~ 50-230Mʘ year-1), although the majority of them display very low levels ( ~1-8Mʘ year-1) of star formation. These numbers support the fact that galaxy star formation is essentially dominated by galaxy interactions. Accordingly to these models, it is not expected that bulgeless galaxies undergo many relevant interactions during their histories, which is hard to reconcile with our prevailing framework of galaxy formation and evolution, the so-called LCDM. We also found 108 Active Galactic Nuclei (AGN) candidates, which account for less than 1% of our total bulgeless galaxy sample. This small number is in agreement with the fact that not many bulgeless galaxies are expected to host an AGN, due to the empirical correlations that exist between the central Super Massive Black Holes (SMBHs) and their galaxies’ bulges