Compact starburst galaxies in groups of dwarf galaxies

Abstract

The mechanisms behind the peculiar characteristics of Compact Starburst Galaxies (CSBGs), such as extremely high star formation rates (SFRs) and low gas metallicities, are still poorly understood. They have formed a large fraction of their stellar mass over the last billion years and are true cosmic laboratories for studying the processes that trigger intense star formation activity in galaxies. Based on previous studies about the role of different environments on the extreme properties of CSBGs, we found some of these galaxies in groups of star-forming dwarf galaxies. In the hierarchical framework of galaxy formation and evolution, these groups represent a unique opportunity to investigate the role of interactions and mergers in the stellar mass buildup in low-mass systems. In this monography, we aim to investigate the role of the group environment and gas-rich interactions in the formation and evolution of these CSBGs. We defined a sample of 67 group candidates containing one spectroscopically confirmed CSBG and at least two other starforming galaxies (SFGs) using data from the Sloan Digital Sky Survey. We then carried out observations at the Gemini South and North Observatories, resulting in 12 spectroscopically confirmed groups, which form the sample studied in this work, together with a control sample of 42 isolated CSBGs. We found that the SFRs, oxygen abundances, ionization properties and concentration parameters of isolated and non-isolated CSBGs are similar, indicating that the extreme properties of CSBGs are more related to processes internal to the galaxy than to environmental effects. Despite identifying morphological perturbations in SFG within groups, few signs of these disturbances were identified in CSBGs. Most CSBGs have normal gas metallicities compared to similar galaxies in different environments, but there is a tendency for the CSBG to be the most metal-poor among galaxies in the same group. Finally, by analyzing the star formation history among members of each group, we identified clear signs of synchronous bursts of star formation in some of these groups. Besides, we found that all CSBGs have an old stellar population and had several bursts of star formation since their formation.

As características peculiares das Galáxias Starburst Compactas (CSBGs), como altas taxas de formação estelar (sSFRs) e baixa metalicidade, ainda são pouco compreendidas. Estas galáxias formaram grande parte de sua massa estelar nos últimos bilhões de anos e são verdadeiros laboratórios cósmicos para estudar os processos que desencadeiam intensa atividade de formação estelar. Baseando-se em estudos anteriores sobre o papel de diferentes ambientes nas propriedades extremas das CSBGs, encontramos algumas dessas galáxias em grupos de galáxias anãs. No contexto da formação e evolução hierárquica das galáxias, esses grupos de galáxias anãs representam uma oportunidade única para estudar como as interações e fusões contribuem para o crescimento da massa estelar em sistemas de baixa massa. Nesta monografia, investigaremos o papel do ambiente e das interações ricas em gás na formação e evolução das CSBGs. Para isso, definimos uma amostra de 67 candidatos a grupos contendo uma CSBG espectroscopicamente confirmada e pelo menos duas outras galáxias star-forming usando dados do Sloan Digital Sky Survey. Descobrimos que as sSFRs, abundâncias de oxigênio, campos de radiação ionizante e os parâmetros de concentração entre CSBGs isoladas e não isoladas são semelhantes, indicando que as propriedades extremas das CSBGs est˜ao mais relacionadas a processos internos à galáxia do que à efeitos ambientais. Apesar de identificarmos diversas perturbações morfológicas nas galáxias vizinhas às CSBGs, poucos sinais desses distúrbios foram encontrados nas CSBGs em si. Também identificamos uma tendência que aponta que as CSBGs possuem a menor abundância de oxigênio comparado com as outras galáxias de um mesmo grupo. Analisando o histórico de formação estelar entre os membros de cada grupo, identificamos sinais claros de surtos síncronos de formação estelar em alguns desses grupos. Além disso, descobrimos que todas as CSBGs têm uma população estelar velha e tiveram vários surtos de formação estelar desde sua formação.