Self-consistent nebular emission and stellar population analysis of jellyfish galaxies

Abstract

Galaxies moving in dense environments, such as groups and clusters of galaxies, are subject to a ram pressure caused by the intracluster gas. In certain situations, such pressure removes the gas from the galaxy, giving rise to a phenomenon called ram pressure stripping, and originating the jellyfish galaxies. These are characterized by unilateral asymmetry and tail structures of gas and star formation. In this work we performed spatially resolved stellar population synthesis of 19 jellyfish galaxies observed by the GAs Stripping Phenomena in galaxies with MUSE (GASP) survey with the integral field spectrograph MUSE. The spectral population synthesis (SPS) is a method that consists of computing the linear combination of stellar populations (populations of stars with different ages and metallicities) which best reproduces the spectral energy distribution of an observed galaxy. The implementation of the method has been done with the SPS code FADO (Fitting Analysis using Differential evolution Optimization), which besides synthesizing the stellar spectrum, has the nebular spectra computed from various emission lines, as an additional boundary condition. We created 2D morphology maps of mean stellar ages and metallicities, Hα emission, and star formation rate surface densities for all sample galaxies. We also present cumulative histograms with the fractions of light and mass of populations with different ages contained in the galaxies and a mean histogram of the sample. We analyzed the synthesis results concerning the intensity of the stripping and observed that the most disturbing galaxies have, on average, younger populations than those with slight asymmetries. The most extreme cases are also, on average, less metallic than those with intermediate stripping, while these have mean metallicities more significant or similar to those with slight asymmetries. The study of the jellyfish galaxies on the phase space reveals that those in the virialized region of their host clusters tend to have mean ages greater (& 2 Gyr for light-weighted values and & 3 Gyr for mass-weighted ones) than those in the region of recent infall.

Galáxias em movimento em um ambiente denso, como grupos e aglomerados de galáxias, são sujeitas a uma pressão de arrasto causada pelo gás intra-aglomerado. Em dadas situações ocorre de a pressão remover o gás da galáxia, fenômeno chamado de ram pressure stripping, e originar as galáxias jellyfish, as quais são caracterizadas por uma assimetria unilateral e estruturas de caudas de gás com formação estelar. Nesse trabalho nós realizamos síntese de população estelar espacialmente resolvida de 19 jellyfish observadas pelo levantamento GASP utilizando o instrumento de espectroscopia de campo integral MUSE. A síntese é um método que consiste em calcular a combinação de populações estelares (populações de estrelas com diferentes idades e metalicidades) que melhor reproduz o espectro de energia observado. A implementação desse método foi feita com o código FADO, que além de sintetizar o espectro estelar, usa como condição de contorno extra o espectro nebular, calculado a partir de diversas linhas de emissão. Nós criamos mapas com idades e metalicidades médias, emissão de Hα e densidade superficial de taxa de formação estelar de todas as galáxias da amostra. Apresentamos também histogramas cumulativos das frações de luz e de massa que populações de diferentes idades representam nas galáxias, bem como um histograma médio da amostra. Analisamos os resultados das sínteses com relação á intensidade do stripping e vimos que as galáxias mais perturbadas têm em média populações mais jovens que aquelas com leves assimetrias e são em média menos metálicas se comparadas às galáxias com stripping intermediário, enquanto essas têm metalicidades médias menores ou semelhantes às com leves assimetrias. O estudo das galáxias no espaço de fases revelou que as jellyfish na região virializada de seus aglomerados hospedeiros tendem a ter idades médias maiores (& 2 Gyr para as médias pesadas por luz e & 3 Gyr para as pesadas por massa) que aquelas na região de recente entrada no aglomerado.