Além do vale verde : um novo método para investigar a relação entre a taxa de formação estelar e a estrutura das galáxias

Abstract

As galáxias exibem uma distribuição bimodal no plano da taxa de formação estelar (SFR) em função da massa estelar, M⋆. As galáxias que estão formando estrelas se localizam na sequência principal (SP) e galáxias que não estão mais formando estrelas pertencem à sequência vermelha (SV). Entre esses dois grupos, encontra-se uma região conhecida como vale verde (VV), caracterizada por possuir SFR intermediária. Acredita-se que essa seja uma região de transição entre a SP e a SV onde galáxias passam por uma diminuição da sua SFR acompanhada de possível transformação morfológica. Para investigar a hipótese do VV ser uma região transitória e a relação com transformações morfológicas, este trabalho propõe classificar as galáxias considerando não só a SFR, mas também parâmetros relacionados com a morfologia. Portanto, além de SFR e M⋆ usualmente utilizados para a definir as regiões, também utilizamos a dispersão de velocidades dentro de um raio efetivo (σe) na classificação, que tem uma forte correlação com a estrutura da galáxia. A classificação foi feita utilizando o método de clustering com o pacote em linguagem R Mclust. Utilizando dados do Sloan Digital Sky Survey, construímos uma amostra completa em volume e magnitude selecionando galáxias com redshift (z) no intervalo de 0.01 < z < 0.03 e magnitude absoluta na banda r menor que −17.7. Analisamos propriedades morfológicas e estruturais das galáxias, Dn4000, fração de gás neutro e densidade do ambiente dos grupos selecionados pelo Mclust. A comparação entre os resultados obtidos no nosso estudo e os obtidos utilizando a classificação usual sugerem que, ao incluirmos parâmetros relacionados à morfologia das galáxias, conseguimos identificar diferentes classes de objetos na região do VV, conectar essas classes com objetos semelhantes na SP e SV e investigar possíveis mecanismos de transição entre essas sequências.

Galaxies exhibit a bimodal distribution in the plane of star formation rate (SFR) as a function of stellar mass, M⋆. Star-forming galaxies are located on the main sequence (MS), while galaxies that have ceased star formation belong to the red sequence (RS). Between these two groups lies a region known as the green valley (GV), characterized by intermediate SFR values. This region is believed to represent a transitional phase between the MS and RS, where galaxies undergo a decrease in SFR accompanied by possible morphological transformations. To investigate the hypothesis that the GV is a transitional region and its relation to morphological changes, this work proposes classifying galaxies considering not only SFR but also morphology-related parameters. Therefore, in addition to SFR and M⋆, which are commonly used to define these regions, we also include velocity dispersion within one effective radius (σe) in the classification, as it strongly correlates with galaxy structure. The classification was performed using the clustering method provided by the R package Mclust. Using data from the Sloan Digital Sky Survey, we constructed a sample that is complete in both volume and magnitude by selecting galaxies with redshift (z) in the range 0.01 < z < 0.03 and absolute magnitude in the r-band less than -17.7. We analyzed morphological and structural properties of galaxies, Dn4000, neutral gas fraction, and environmental density for the groups identified by Mclust. A comparison between our results and those obtained using the usual classification suggests that, by including morphology-related parameters, we can identify distinct classes of objects in the GV, connect these classes to similar objects in the MS and RS, and investigate possible transition mechanisms between these sequences.