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Boletín especial de la SEA

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Clasificación morfológica de las galaxias del cartografiado ALHAMBRA

Las galaxias tienen una gran variedad de formas, presentando distintas componentes que son reflejo de sus propiedades físicas: bulbos, discos, halos, barras, brazos espirales, colas, anillos, etc. Con la clasificación morfológica se pretende organizar las galaxias en distintos grupos en función de estas estructuras.

La morfología nos proporciona una información muy valiosa sobre distintas propiedades de galaxias como son sus poblaciones estelares, edades, así como si han sufrido interacciones y el grado de perturbación correspondiente, etc. En general podemos distinguir entre dos tipos principales de galaxias: tempranas y tardías. Con tipos tempranos se consideran las galaxias elípticas y lenticulares, dominadas por el bulbo y con poblaciones estelares viejas, muy poca (o ninguna) cantidad de gas y polvo y con poca formación estelar (véase Figura 1, panel derecho). Las galaxias más viejas, grandes, y masivas que se observan en el universo son galaxias tempranas. Por otro lado, entre las galaxias tardías se consideran todos los tipos de galaxias espirales (barradas o no) e irregulares (véase Figura 1, panel izquierdo). Estas galaxias estan dominadas por discos, pueden contener grandes cantidades de gas y polvo y tienen una formación estelar activa.

En los grandes cartografiados la clasificación morfológica es fundamental para cualquier tipo de análisis estadístico relacionado con las propiedades de galaxias tanto normales como anfitrionas de nucleos activos (AGN, del inglés "active galactic nuclei"), los estudios de estructuras a gran escala y la formación y evolución de galaxias en general. En ALHAMBRA se han seleccionado y clasificado 43941 galaxias con magnitudes <23 en la banda F613W y con fiables desplazamientos al rojo (z en lo sucesivo). La clasificación morfológica se ha llevado a cabo utilizando el código galSVM (Huertas-Company et al. 2008, A&A 478, 971 y Huertas-Company et al. 2009, A&A 497, 743; el acrónimo proviene del nombre inglés "galaxy Support Vector Machine"), un metodo novedoso y especialmente útil cuando se manipulan datos de baja resolución y objetos con altos z. Con galSVM, hemos utilizado una muestra de 3000 galaxias locales clasificadas visualmente (Nair & Abraham 2010, ApJS 186, 427) para entrenar el SVM y clasificar las galaxias en ALHAMBRA; las galaxias locales se han desplazado a alto z, se ha escalado su brillo para reproducir las distribuciones de z y magnitudes observadas en ALHAMBRA y, teniendo en cuenta el tamaño de pixel, se han introducido en el fondo real (en la imagen) de ALHAMBRA, calculando así para cada objeto siete parámetros morfológicos.

Figura 1: Ejemplo de una galaxia espiral (izquierda) y una elíptica (derecha) con sus imágenes tomadas en los 23 filtros de ALHAMBRA.

De la misma manera los parámetros morfológicos se han calculado para las galaxias de ALHAMBRA, y finalmente, calibrando con la muestra local, a cada galaxia se le ha asignado una probabilidad de que corresponda a un tipo temprano o tardío. Para calibrar nuestra morfología determinando el nivel de contaminación entre los tipos hemos utilizado la clasificación morfológica obtenida con el mismo código en el campo de COSMOS (Scoville et al. 2007, ApJS 172, 1, que corresponde al campo 4 de ALHAMBRA) utilizando las imagenes del telescopio espacial HST/ACS como se hizo en Huertas-Company et al. (2009, A&A 497, 743).

Con esta calibración hemos podido determinar los cortes de probabilidades para distintos intervalos de magnitud que corresponden a distintos niveles de contaminación. Aplicando estos criterios

Figura 2: Relaciones color-magnitud (izquierda) y color-masa estelar (derecha) para las galaxias clasificadas como tempranas (diamantes rojos) y tardías (triángulos azules) con un nivel de contaminación por otro tipo inferior al 10%.

a todo el cartografiado , podemos clasificar el 85% de la muestra seleccionada; el restante 15% de galaxias no clasificadas muestran distorsiones y posibles interacciones y fusiones. De las galaxias clasificadas, el 61% (22141 galaxias) tienen un nivel de contaminación por otro tipo inferior al 10%. De estos, 1644 y 10373 galaxias resultan clasificadas como de tipo temprano y tardio, respectivamente, hasta las magnitudes 22 en la banda F613W.

Además, se han podido clasificar 10124 galaxias con magnitudes 22<F613<23 con el mismo nivel de contaminación, como tipo tardío. Para comprobar la fiabilidad de nuestra clasificación en todo el cartografiado hemos utilizado los diagramas morfológicos y relaciones estándares en las que los que tipos tempranos y tardíos ocupan distintas regiones. La figura 2 presenta la relación color-magnitud (izquierda) y color-masa estelar (derecha) para todos los objetos tempranos (símbolos rojos) y tardíos (símbolos azules) clasificados y con contaminación inferior al 10%. La línea horizontal separa la 'secuencia roja' (región de arriba) y la 'nube azul' (abajo), donde se concentran la mayoría de las galaxias tempranas y tardías, respectivamente. Todos estos resultados se publicarán próximamente (Povic et al. 2013, MNRAS, enviado). Por otra parte, dentro del proyecto ALHAMBRA se está desarrollando un nuevo método de clasificación morfológica basado en las bases de funciones CHEF (Jiménez-Teja & Benítez 2012, ApJ 745, 150), unas bases matemáticas ortonormales especialmente diseñadas para el modelado de galaxias y construidas usando funciones racionales de Chebyshev y series de Fourier. La idea consistirá en modelar una muestra morfológicamente bien estudiada y clasificada, como es el caso del catálogo EFIGI (Baillard et al. 2011, A&A 532, A74), y usar estos modelos como nueva base (en este caso con significado físico), para ajustar los objetos observados por ALHAMBRA y proporcionar así una estimación cuantitava del tipo morfológico que mejor se adapta a cada galaxia analizada.

Mirjana Povic
CSIC / Instituto de Astrofisica de Andalucia

 


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