Dissertation/Thesis Tesis de la Universidad de Zaragoza Izquierdo Villalba, David Bonoli, Silvia Hernández-Monteagudo, Carlos Galactic Bulges, spinning black holes and star forming galaxies in their cosmological context: insights from a semi-analytical perspective 2254-7606 2021-94 Durante las últimas décadas, los astrofísicos han desarrollado una teoría sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias. A pesar de ser exitosa en muchos aspectos, todavía tiene ciertas limitaciones que trabajos teóricos y observacionales están tratando de resolver. En esta tesis, contribuimos con estos trabajos teóricos abordando tres temas diferentes: bulbos galácticos, agujeros negros supermasivos y el desarrollo de catálogos simulados para la nueva generación de cartografiados de banda estrecha. Hemos abordado todos estos temas utilizando el modelo semianalítico L-Galaxies . A grandes rasgos, los modelos semianalíticos consisten en seguir la evolución de la componente bariónica del Universo utilizando aproximaciones analíticas aplicadas a “árboles” de fusiones de materia oscura. L-Galaxies es uno de los modelos más avanzados de la literatura, cuya capacidad para predecir las propiedades correctas de las galaxias en diferentes tiempos cosmológicos ha sido probada durante la última década en muchos trabajos. Una de las principales ventajas de L-Galaxies es la capacidad de se ejecutado en los árboles de fusiones de materia oscura extraídos de las simulaciones Millennium cuyas diferencias en tamaños de caja y resolución en masa de materia oscura ofrecen la posibilidad de explorar los procesos físicos experimentados por la las galaxias en una amplia variedad de escalas y entornos. En la primera parte de la tesis, abordamos la formación de bulbos galácticos con especial énfasis en la población de pseudobulbos, cuya evolución en un universo jerárquico no ha sido del todo explorada. Concretamente, estudiamos su proceso de formación y caracterizamos las propiedades de sus galaxias anfitrionas a diferentes tiempos cosmológicos. Dentro del marco que nos proporciona L-Galaxies , las galaxias son capaces de desarrollar un bulbo a través de fusiones con otras galaxias e inestabilidades de disco. Suponiendo que los pseudobulbos solo pueden formarse y crecer a través de una evolución secular, hemos modificado el tratamiento de las inestabilidades del disco de L-Galaxies asumiendo que solo los eventos de inestabilidad esencadenados por procesos seculares conducen a estructuras de barra duraderas que finalmente forman y desarrollan pseudobulbos. Hemos aplicado este escenario en L-Galaxies ejecutado sobre los árboles de fusiones de Millennium y Millennium II. Los resultados del modelo están en concordancia con las observaciones, mostrando que los pseudobulbos en el universo local son estructuras pequeñas ( 0:5 kpc) alojadas en galaxias similares a la Vía Láctea. Estos resultados son alentadores y respaldan nuestra principal suposición subyacente de que la estructura de pseudobulbo se forma principalmente a través de una evolución secular. Hemos ampliado nuestro análisis de pseudobulbos estudiando el comportamiento del criterio de inestabilidad de disco utilizada por L-Galaxies cuando es aplicada a una muestra de galaxia con y sin barra extraída de la simulación hidrodinámica cosmológica TNG100, actualmente una de las simulaciones más completas disponible. A pesar de encontrar una correlación entre las predicciones del criterio analítico y el (no) ensamblaje real de las galaxias con (no) barra, hemos detectado casos en los que el criterio analítico falla, ya sea afirmando estabilidad del disco para galaxias barradas o inestabilidad del disco para las galaxias sin barra. Por ello, hemos propuesto una condición nueva adicional para ser combinada con el criterio de L-Galaxies . Esta combinación mejora la detectabilidad de barras y reduce la contaminación de falsas galaxias barradas. La segunda parte de la tesis explora el ensamblaje en masas y la evolución del espín de los agujeros negros supermasivos a lo largo del tiempo cosmológico. Para ello, hemos actualizado el modelo L-Galaxies , incluyendo nuevos procesos físicos. Hemos asumido que el crecimiento de los agujeros negros se desencadena principalmente a través de la acumulación de gas frío después de fusiones de galaxias o inestabilidades de disco. Este crecimiento tiene lugar a través de una etapa de acrecimiento rápido seguida de un una lenta. Durante estas fases, la evolución del espín del agujero negro es calculada usando de las propiedades morfológicas del bulbo en el que reside. Las predicciones del modelo muestran una buena compatibilidad con los resultados observacionales como la función de masa de los agujeros negros, la distribución de sus valores de espín, la relación entre la masa del bulbo y la del agujero negro y las funciones de luminosidad. Una de las principales novedades de esta tesis ha sido utilizar el modelo explicado anteriormente para explorar la formación y evolución de la población de agujeros negros errantes, es decir, una población que se encuentra fuera de las galaxias en órbitas cerradas dentro de los subhalos de materia oscura. Hemos descubierto que la formación de este tipo de agujeros negros errantes deja una huella en la co-evolución entre el agujero negro y la galaxia anfitriona, pudiendo ser detectada por los estudios de galaxias actuales y futuros.<br />Finalmente, la tercera parte de la tesis aborda el desarrollo de catálogos simulados especialmente diseñados para la nueva generación de cartografiados fotométricos de banda estrecha. Con este fin, hemos incluido la construcción de un cono de luz dentro de L-Galaxies incorporando en la fotometría de las galaxias simuladas el efecto de líneas de emisión producidas en regiones de formación estelar. Esto último ha asegurado la capacidad de los catálogos para predecir correctamente la fotometría de galaxias en filtros de banda estrecha. Para determinar el flujo exacto en estas líneas hemos utilizado un modelo de emisión nebular y de atenuación por el polvo capaz de predecir el flujo emitido por 9 líneas diferentes: Ly, H , H , [OII], [OIII], [NeIII], [OI], [NII] y [SII]. La validación de nuestro cono de luz se ha realizado comparando con diversas observaciones el número de galaxias detectado en diferentes filtros, la distribución angular de galaxias y las funciones de luminosidad de las líneas H , H , [OII] y<br />[OIII]5007. Hemos utilizado todos estos procedimientos para generar catálogos especialmente diseñados para J-PLUS, un cartografiado fotométrico de galaxias que presenta una gran cantidad de filtros de banda estrecha. Al analizar estos catálogos hemos demostrado la capacidad del cartografiado para identificar correctamente la población de galaxias con líneas de emisión a diferentes tiempos cosmológicos.<br />Como resumimos anteriormente, en esta tesis hemos abordado varios aspectos relacionados con la formación de galaxias, tratando de unir enfoques teóricos y observacionales. Sin duda alguna, el avance de los modelos teóricos combinado con los datos de experimentos futuros ayudará a construir una imagen más detallada de cómo se forman y evolucionan las estructuras en nuestro Universo.<br /> eng astronomia y astrofisica; Universidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad Zaragoza 2020 2020

http://zaguan.unizar.es/record/100751/files/TESIS-2021-094.pdf;

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