Environmental quantification and Halpha characterisation of the most isolated galaxies in the local Universe

Abstract

[EN]The role of the environment on galaxy evolution is still not fully understood. In order to quantify and set limits on the role of nurture one must identify and study a sample of isolated galaxies. The AMIGA project ”Analysis of the Interstellar Medium of Isolated GAlaxies” is doing a multi-wavelength study of a large sample of isolated galaxies in order to examine their interstellar medium and star formation activity. We processed 950 galaxies from the Catalogue of Isolated Galaxies (Karachentseva 1973) and evaluated their isolation using an automated star-galaxy classification procedure (down to MB 17.5) on large digitised POSS-I fields surrounding each isolated galaxy. We defined, compared and discussed various criteria to quantify the degree of isolation for these galaxies: e.g. Karachentseva’s revised criterion, local surface density computations, estimation of the external tidal force affecting each isolated galaxy. We find galaxies violating Karachentseva’s original criterion, and we define various subsamples of galaxies according to their degree of isolation. Additionally, we sought for the redshifts of the primary and companion galaxies to access the radial dimension and have an accurate three dimensional picture of the surroundings. Finally, we applied our pipeline to triplets, compact groups and clusters and interpret the isolated galaxy population in light of these control samples. The star formation is known to be affected by the local environment of the galaxies, but the star formation rate also highly depends on the intrinsic interstellar medium features. Disentangling these two effects is still a challenging subject. To address this issue, we observed and gathered photometric data (H narrow- & r Gunn broad-band filters) for 200 spiral galaxies from the Catalogue of Isolated Galaxies which are, by definition, in low-density regions. We subsequently studied the H morphological aspect of the 45 biggest and less inclined galaxies. Using Fast Fourier Transform techniques, we focus on the modes of the spiral arms, quantify the strength of the bars, and we give the torques between the newly formed stars and the bulk of the optical matter. We interpret the various bar and H morphologies observed in terms of the secular evolution experienced by galaxies in isolation. The observed frequency of particular patterns bring constraints on the lifetime of bars, and their fading time-scales. Through numerical simulations, trying to fit the H distributions yields constraints on the star formation law, which is likely to differ from a simple Schmidt law.

[ES]El papel del entorno en la evoluci´on gal´actica a´un no se comprende totalmente. Para cuantificar y poner l´ımites al papel del proceso de evoluci´on se debe identificar y estudiar una muestra de galaxias aisladas. El proyecto AMIGA ”An´alisis del Medio Interestelar de Galaxias Aisladas” est´a llevando a cabo un estudio multifrecuencia de una gran muestra de galaxias aisladas con el fin de estudiar su medio interestelar y la actividad de formaci ´on estelar. Hemos procesado los datos de 950 galaxias del Cat´alogo de Galaxias Aisladas (Karachentseva 1973) y evaluado su criterio de aislamiento usando un procedimiento autom´atico de clasificaci´on entre estrellas y galaxias (hasta MB 17.5) en campos digitalizados del POSS-I alrededor de cada galaxia aislada. Definimos, comparamos y discutimos varios criterios para cuantificar el grado de aislamiento de estas galaxias: criterio revisado de Karachentseva, c´alculo de la densidad superficial local y estimaci´on de la fuerza de marea externa que afecta a cada galaxia. Encontramos galaxias que violan el criterio original de Karachentseva y definimos varias submuestras seg´un su grado de aislamiento. Adicionalmente buscamos el corrimiento al rojo de la galaxia primaria y sus vecinas para acceder a la dimensi´on radial y obtener una visi´on tridimensional de los alrededores. Finalmente aplicamos nuestro procedimiento autom´atico a tripletes, grupos compactos y c´umulos de galaxias e interpretamos la poblaci´on de galaxias aisladas a la luz de estas muestras de control. Es conocido que la formaci´on estelar se ve afectada por el entorno de las galaxias pero la tasa de formaci´on estelar tambi´en depende de las propiedades intr´ınsecas del medio interestelar. Separar estos dos efectos a´un es una tarea dificultosa. Para llevarla a cabo obtuvimos datos fotom´etricos (filtro H estrecho y r Gunn ancho) de 200 galaxias del Cat´alogo de Galaxias Aisladas que, por definici´on, se encuentran en regiones de baja densidad de galaxias. Estudiamos la morfolog´ıa en H de las 45 galaxias mayores y menos inclinadas. Usando t´ecnicas de Transformada R´apida de Fourier nos centramos en los modos de los brazos espirales, cuantificando la fuerza de ´estos. Obtuvimos los momentos angulares entre las estrellas reci´en formadas y el 3 grueso de la materia visible en ´optico. Interpretamos las diferentes barras y morfolog´ıas H observadas en t´erminos de evoluci´on secular experimentada por las galaxias aisladas. La frecuencia observada de patrones particulares impone condiciones sobre los tiempos de vida de las barras, y las escalas de tiempo asociada a su destruci´on. Usando simulaciones num´ericas, cuando intentamos ajustar las distribuciones de morfolog´ıa H obtenemos restricciones en la ley de formaci´on estelar, la cual probablemente difiere de una simple ley de Schmidt.