Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/8584
Title: The cosmic star formation rate: observational measurements and modelization
Authors: Vattakunnel, Shaji
Supervisore/Tutore: Matteucci, Maria Francesca
Issue Date: 11-Apr-2013
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: 
La mia Tesi di Dottorato si occupa dello studio della formazione stellare
cosmica e delle galassie con formazione stellare (SFG), sia dal punto di vista
osservativo che teorico. La formazione stellare è uno degli elementi chiave
per comprendere la composizione e l'evoluzione delle galassie.
Per identificare le galassie con formazione stellare è cruciale sfruttare
informazioni multispettrali per ottenere una stima migliore del tasso di
formazione stellare. La formazione stellare istantanea in una data galassia
può essere stimata attraverso la misura di un indicatore collegato
all'emissione da stelle giovani, massive e con vita breve. Tuttavia la maggior parte
di questi indicatori sono affetti da forti incertezze. Va sottolineato che
è possibile identificare le regioni di formazione stellare solo nelle galassie
locali a causa della limitata risoluzione angolare strumentale, mentre per
le galassie distanti è necessario affidarsi all'emissione totale di ciascuna
galassia. Il mio lavoro scientifico si focalizza su due bande non affette
da assorbimento, tipicamente una delle maggiori cause di incertezza, le bande
X e radio. L'emissione X è principalmente associata alle binarie X di grande
massa (HMXB), velocemente formate con la popolazione stellare di grande massa,
mentre l'emissione radio è dovuta all'emissione termica di bremsstrahlung
dalle nubi HII associate alle regioni di formazione stellare. Distinguere il segnale della formazione stellare da altri contributi ad
alto redshift è complicato.
Per studiare questo problema mi avvalgo dei più profondi dati disponibili,
in una delle regioni del cielo più osservate, il Chandra Deep Field South
(CDFS). La survey radio con il Very Large Array (VLA) telescope dell'Extended
Chandra Deep Field South (E--CDFS), e le osservazione profonde in banda X,
permettono di esplorare la possibilità di tracciare la passata storia
di formazione stellare cosmica usando la combinazione di dati X e radio.
Il nostro scopo è l'identificazione delle sorgenti la cui emissione è dovuta
a formazione stellare nelle bande radio e X. Un'analisi spettrale completa
delle controparti X delle sorgenti VLA, supportata dai redshift ottici
disponibili, ci permette di caratterizzare le loro proprietà X, e ci
fornisce una classificazione robusta di galassie con formazione stellare
e AGN. L'identificazione delle sorgenti con emissione dominata da processi di
formazione stellare è stata fatta per mezzo di molti criteri nelle bande radio
e X.La forte correlazione della SFR con la luminosità hard X nel nostro
campione di galassie ad alto redshift mostra che le survey X possono
fornire uno strumento potente e indipendente per misurare la SFR
istantanea nelle galassie distanti. Comunque i nostri dati indicano
anche che la complessa fisica dietro l'emissione radio e X associata
alla formazione stellare può introdurre una significativa dispersione
nella relazione tra la SFR e $L_X$.

La seconda parte della tesi si occupa della modellizzazione teorica
di galassie starburst utilizzando modelli di evoluzione chimica.
Il modello consiste di un modello a una zona dove la galassia si forma
per accrescimento (infall) di gas primordiale (nessun metallo). Il gas forma
stelle, che a loro volta arricchiscono il mezzo interstellare (ISM) con
nuovi elementi.
Le supernovae (SNe) rilasciano parte della loro energia nell'ISM e, se
l'energia termica del gas così riscaldato super quella di legame del gas,
si sviluppano dei venti che espellono principalmente i metalli. Il confronto con la SFR, il tasso di SN e la metallicità di galassie locali
(M82) e ad alto redshift ci porta ai seguenti risultati:
Le galassie starburst ad alto redshift sono galassie massive. Quelle di
piccola massa possono essere osservate solo nell'universo locale;
Uno scenario che prevede molti burst brevi e molto efficienti riproduce
meglio la SFR osservata e le abbondanze chimiche;
Un'alta formazione stellare ($\nu > 10$ Gyr$^{-1}$) produce venti efficienti
e arricchiti in metalli, che espellono una frazione importante della massa;
Il confronto dei modelli con la galassia starburst locale M82 mostra che
la galassia è in una fase di burst corto ed efficiente ($\nu > 5$ Gyr$^{-1}$) e
che una IMF diversa dalla Salpeter riproduce meglio i dati;
Solo i modelli con più burst corti e altamente efficienti raggiunge l'alta
formazione stellare osservata ad alto redshift. Questo suggerisce che stiamo osservando
le fasi di burst di queste galassie, mentre i periodo più quiescenti sono sotto il flusso
limiti di osservabilità.
Ciclo di dottorato: XXIV Ciclo
metadata.dc.subject.classification: SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA IN FISICA
Description: 
2011/2012
Keywords: star formationactive galactic nucleisurveysX-rayradio
Type: Doctoral
Language: en
Settore scientifico-disciplinare: FIS/05 ASTRONOMIA E ASTROFISICA
NBN: urn:nbn:it:units-9989
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