Doctor en Ciencias, Mención Astronomía / En el contexto del modelo de formacion jerárquico, las galaxias son esculpidas por una secuencia de colisiones y eventos de acreción. En algunas de estas colisiones los núcleos de cada galaxia migran a la región central del nuevo sistema y se fusionan, forman- do un nuevo núcleo virializado. Dentro de este nuevo núcleo los agujeros negros super masivos (SMBHs) de cada galaxia migran hacia el centro debido a la fricción dinámi- ca, formando un sistema binario de SMBHs. Entender la evolución de estas binarias es crucial ya que si la separacion de los SMBHs se reduce a un tamaño comparable con aGW ∼ 10−3 (MMBHs /10^6 M ) pc, entonces la binaria se convierte en una fuente intensa de ondas gravitacionales (GW) lo cual permite la coalescencia de los SMBHs en 10^10 años. Por lo tanto, si somos capaces de determinar que le ocurrirá a las binarias de SMBH después de una colisión de galaxias, seremos capaces de determinar la cantidad de fuentes intensas de GW en el Universo y comprenderemos mejor la evolución cósmica de la población de SMBHs. Si las galaxias involucradas en una colisión tienen una fracción de gas de al menos 1 %, esperamos que se forme un disco de gas masivo en el kiloparsec central del remanente de la colisón, con una masa ∼ 1 − 10 veces la masa de los SMBHs. Este gas puede extraer eficientemente el momento angular de la binaria, haciendo que su separación disminuya hasta un valor comparable con aGW , en una escala de tiempo del orden de 10^7 años. Sin embargo, si el gas no es capaz de redistribuir de manera eficiente el momento angular extraído de la binaria entonces se alejara de esta, generando un vacío de baja densidad (gap) alrededor de la binaria. En este caso la binaria entrara en un ré- gimen de contracción lenta cuya escala de tiempo es comparable con la edad del Universo. Motivado por este escenario, en esta tesis derivo un criterio analítico para determinar la formación de gap en estos sistemas, es decir, bajo que condiciones una binaria expe- rimentará una contracción rápida o una lenta. Las estimaciones derivadas de mi criterio son concordantes con los resultados de simulaciones numéricas de sistemas binaria/disco. Realice simulaciones numéricas de colisiones de galaxias para determinar la probabi- lidad de que se cumplan las condiciones para una contracción rapida de la binaria, en sistemas astrofísicos reales. En todas las simulaciones observe que la formación de un gap es poco probable. Estime que la formación de gap sería posible sólo si el gas tiene una velocidad turbulenta igual o menor a la del centro de galaxias espirales locales (10 km s^−1 ). Otra posibilidad sería que los SMBHs acreten una masa mayor al 2 % de la masa del núcleo de la galaxia remanente, lo que implica que los SMBHs deberían acretar a un ritmo mucho mayor que el derivado de observaciones. Además, use simulaciones numéricas para estudiar el efecto de la formación estrelar en la evolución dinámica de un par de SMBHs en la época pre-binaria y concluí que si la eficiencia de la formación estrelar cambia en un factor ∼ 20, entonces el tiempo de migración de los SMBHs cambia sólo en un factor 2. De mi resultados concluyo que es probable que las binarias de SMBHs experimenten una contracción rápida. Esto implica que el número de binarias de SMBHs en el Universo debiera ser muy bajo. Esta restricción es muy importante para la evolución de la población cósmica de SMBHs, el número esperado de binarias de SMBH en el Universo y la cantidad de fuentes de GW que esperamos observar con futuras misiones.

No presente trabalho zemos uso do espectr ografo multi-objeto do Gemini (GMOS) no modo de unidade de campo integral para mapear a popula c~ao estelar, a distribui c~ao do uxo das linhas de emiss~ao e a cinem atica do g as no kpc mais interno da gal axia NGC 5044. A partir da s ntese de popula c~ao estelar encontramos que a emiss~ao do cont nuo e dominada por estrelas velhas de alta metalicidade (13 Gyr, 2,5 Z ). Tamb em encontramos que a emiss~ao nuclear dessa gal axia e dilu da por uma emiss~ao n~ao t ermica, a qual atribu mos a presen ca de um n ucleo ativo gal actico (AGN) fraco. Al em disso, registramos pela primeira vez uma componente alargada (FWHM 3000 kms1) na emiss~ao da linha de H na regi~ao nuclear de NGC 5044. Por meio de diagramas de diagn ostico de raz~oes de linhas de emiss~ao encontramos que coexistem dois processos de ioniza c~ao dominantes, enquanto a regi~ao nuclear (200 pc mais internos) e ionizada por um AGN de baixa luminosidade, as estruturas lamentares s~ao consistentes com excita c~ao por choques. O campo de velocidade de H mostra evid^encias de um disco em rota c~ao, o qual tem uma amplitude de velocidade de 240 km s1a 136 pc do n ucleo. Assumindo uma aproxima c~ao Kepleriana estimamos que a massa dentro desse raio e 1; 9 0; 9 109M , o qual est a de acordo com o valor obtido utilizando a rela c~ao M- , MSMBH=1,8 1; 6 109M . Modelando o campo de velocidade do g as ionizado por uma componente de disco em rota c~ao mais in ows em dire c~ao ao n ucleo ao longo das estruturas lamentares, obtivemos uma taxa de massa de in ow de 0,4 M . Essa taxa de in ow e su ciente para acionar o AGN central na NGC 5044. / We used Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) in the Integral Field Unit mode to map the stellar population, emission line ux distributions and gas kinematics in the inner kpc of NGC 5044. From the stellar populations synthesis we found that the continuum emission is dominated by old high metallicity stars (13 Gyr, 2.5 Z ). Also, its nuclear emission is diluted by a non thermal emission, which we attribute to the presence of a weak active galactic nuclei (AGN). In addition, we report for the rst time a broad component (FWHM 3000 km s1) in the H emission line in the nuclear region of NGC 5044. By using emission line ratio diagnostic diagrams we found that two dominant ionization processes coexist, while the nuclear region (inner 200 pc) is ionized by a low luminosity AGN, being the lamentary structures consistent with excited by shocks. The H velocity eld shows evidence of a rotating disk, which has a velocity amplitude of 240 km s1at 136 pc from the nucleus. Assuming a Keplerian approach we estimated that the mass inside this radius is 1:9 0:9 109M , which is in agreement with the value obtained through the M- relation, MSMBH=1.8 1:6 109M . Modelling the ionized gas velocity eld by a rotating disk component plus in ows towards the nucleus along lamentary structures, we obtain a mass in ow rate of 0.4 M . This in ow rate is enough to power the central AGN in NGC 5044.

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Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-17T23:22:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:06:34Z : No. of bitstreams: 1 161224.pdf: 3025050 bytes, checksum: e63156ede159fbc661d8bcfde9a47649 (MD5) / A variabilidade de Núcleos Ativos de Galáxias é estudada no contexto de um modelo Poissoniano, os quais descrevem as variações observadas como sendo devidas à superposição randômica de pulsos independentes. Incluiu-se também uma componente não variável na luminosidade total do sistema para dar conta dos efeitos da galáxia hospedeira sobre a variabilidade observada. Uma das maneiras de se estudar a variabilidade é através de ferramentas estatísticas. Assim, uma teoria onde são previstos os quatro primeiros momentos de uma distribuição é desenvolvida para ser posteriormente testada através de simulações de Monte Carlo que levam a valores ideais para parâmetros não físicos (e.g. intervalo entre observações, duração total da curva de luz) permitindo ao modelo uma comparação adequada com as curvas de luz observadas. Esta teoria é também aplicada a 40 quasares do catálogo Palomar-Green. Por fim, se analisa dados recentes para a galáxia Seyfert 1, NGC 5548, com o objetivo de testar a sugestão de que padrões de variabilidade se repetem em sua curva de luz.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:33:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233089.pdf: 13754710 bytes, checksum: 83f386d839c8741a3d75a3c1a5959660 (MD5) / O espectro de uma galaxia guarda preciosos vestigios dos processos fisicos ocorridos com os seus constituintes. Podem-se decifrar essas assinaturas, impressas ao longo da evolução galactica, através da sintese espectral de populações estelares. A síntese espectral consiste em modelar o espectro observado de uma galáxia a partir de uma mistura de estrelas ou populações estelares, além de parametros cinemáticos e da extinção por poeira. Neste trabalho, apresentamos duas aplicações do nosso código de síntese starlight. O primeiro estudo não trata explicitamente de populações estelares, mas utiliza as mesmas técnicas de síntese espectral. Apresentamos um atlas de 78 objetos na região do tripleto do cálcio 8498.02, 8542.09, 8662.14 °A, 69 dos quais são galáxias ativas. Com a finalidade de estudar a cinem´atica estelar dessa amostra, medimos as dispersões de velocidades estelares nucleares para 72 desses objetos, a partir de dois métodos: o do ajuste direto (que faz uso do código starlight) e o da correlação cruzada. A concordância entre os métodos é excelente. Em estudos posteriores, a dispersão de velocidades pode ser usada para diagnósticos de populações estelares, através da razão massa/luminosidade, e para o estudo da atividade em núcleos ativos de galáxias, através da relacão entre a dispersão de velocidades e a massa do buraco negro central. Para uma sub-amostra de 34 objetos, obtivemos espectros espacialmente resolvidos com bom sinal-ruído. Analisamos então o comportamento da dispersão de velocidades e da largura equivalente do tripleto do cálcio com a posição espacial. Apesar da nossa resolução espacial não ser muito favorável para estudos mais detalhados, obtivemos um resultado interessante: não há diluição da largura equivalente do Cai para as galáxias Seyfert 2 com formação estelar da nossa amostra, o que contrasta com a diluição da linha K do cálcio (estudo feito no óptico por outros autores) para esses mesmos objetos. Aplicamos também o starlight a uma amostra de 354992 galáxias da base de dados do Sloan Digital Sky Survey (sdss). Essa enorme amostra de objetos permite desvendar algumas questões astrofísicas sobre a evolução e a natureza de galáxias. Para que os modelos e os parâmetros recuperados com o nosso c´odigo de síntese sejam os mais precisos possíveis, desenvolvemos um algoritmo para a criação automática de máscaras (isto é a eliminação de regiões indesejáveis no ajuste do modelo). Para exemplificar o potencial de estudos que podem ser derivados da nossa análise, apresentamos alguns resultados preliminares da história de formação estelar de galáxias em função de suas posicões em diagramas de diagnóstico clássicos e também em funcão de sua massa. Galactic spectra contain valuable information about the composition of a galaxy and the physical processes that took place in it. Hence a good way of tracing the evolution of a galaxy is by means of spectral synthesis methods. In short, the spectral synthesis fits an observed spectrum with a combination of stars or stellar populations, kinematic parameters and dust attenuation. This work presents two different applications of our synthesis algorithm starlight. Our first study does not really focus on stellar populations, although it does make use of the same spectral synthesis techniques. We present an atlas of 78 objects in the calcium triplet region 8498.02, 8542.09, 8662.14 °A, 69 of which are active galaxies. To study the stellar kinematics of our sample, we measure central stellar velocity dispersions for 72 galaxies in two different ways: with the direct fitting (for which we use the starlight code) and cross-correlation methods. We find the methods are in very good agreement with each other. As future steps, we highlight the use of these results as a diagnosis of stellar populations, through the mass-to-light ratio, and the activity, through the black hole mass and velocity dispersion relation. We have also selected a sub-sample of 34 spacially resolved objects with reasonably good off-nuclear signal-to-noise. We study spacial variations of both the velocity dispersion and the calcium triplet equivalent width. Even though our spacial resolution does not allow very detailed studies, we find an interesting result: we see no dilution in the Ca ii equivalent width for composite starburst + Seyfert 2 galaxies, in contrast to the dilution of the Ca K line (studied in the visible band, by other authors) for the same objects. We also use starlight to study a sample of 354992 galaxies from the Sloan Digital Sky Survey (sdss). This huge sample can shed a new light on some astrophysical questions concerning the composition and evolution of galaxies. In order to start investigating them, we wish to recover very precise synthesis parameters. Thus we have developed a method that automates the process of creating masks (i.e., masking out unwanted spectral features), which plays an important role in determining such parameters. In addition, we explore some preliminary results for this sample, namely the star formation history of galaxies as a function of their loci in classical diagnostic diagrams and as a function on their masses.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Física, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268633.pdf: 35413077 bytes, checksum: 1b31bda66a7d13126bb228eb0df22c70 (MD5) / As linhas de emissão em um espectro galático dão informação sobre os mecanismos de excitação do gás, e sobre a fonte de energia responsável por esta emissão. Diagramas de diagnósticos (DD) baseados em razões de linhas de emissão são hoje a maneira mais difundida de se classificar galáxias com linhas de emissão (GLE). Todas as medidas de linhas de emissão e parâmetros físicos analisados neste trabalho são produto do código de síntese STARLIGHT. DD seram utilizadas ao longo de todo este trabalho, na investigação sobre a classificação e as características de galáxias ativas. A primeira abordagem é feita sobre o artigo de (Kewley et al.; Ke06), onde é sugerido um novo esquema de classificação para as classes de AGN, e a partir desta, investiga-se como as propriedades das galáxias hospedeiras, variam em função de parâmetros associados a sua localização em DD. Vamos refazer, utilizando o STARLIGHT, com o objetivo de testar, todos os passos feitos em Ke06. No capítulo subsequente, utilizando um método matemático, vamos transpor a classificação de Ke06 ao diagrama BPT e a diferentes DD. Iremos também, transpor as classificações feitas por (Kewley et al. 2001; Ke01). (Kauffmann 2003; Ka03) e (Stasi´nska 2006; S06) para o diagrama BPT, a outros DD. A motivação principal, para esta transposição, surgiu com a idéia de se estudar as galáxias que acabavam ficando de fora de qualquer análise sobre GLE, por não possuírem os requisitos necessários para serem classificadas com o uso do diagrama BPT, chamamos estas galáxias de linhas fracas (GLF). Feita a transposição, identificaremos estas GLF de acordo com o seu posicionamento em diferentes DD e faremos também um breve análise de algumas propriedades físicas destas galáxias, tentando assim inferir sobre a natureza espectral. A transposiçaõ das linhas de divisão a outros DD, mostrou-se eficiente. O objetivo de resgatar GLFs do limbo, com estes outros diagramas, também foi cumprido. Nossa análise indica que das GLFs são essencialmente de dois tipos: SF com alta metalicidade e LINERs. Em um paper recente, Stasi´nska et al. 2008, sugerem que parte das galáxias LINERs, sejam galáxias aposentadas, ou seja, galáxias onde o espectro de linhas de emissão pode ser explicado como sendo proveniente de estrelas Post-AGB e anãs brancas. Nossos estudos nos levam a crêr, que as GLFs classificadas como LINER, são também, galáxias aposentadas.

O presente trabalho apresenta uma análise morfológica de imagens de 8 galáxias Seyfert nas linhas de emissão infravermelhas [Fe ii] 1.257 μm, [Fe ii] 1.644 μm e/ou H2 2.122 μm, bem como de imagens no contínuo nas bandas J, H e K, estas últimas para o estudo da população estelar e avermelhamento por poeira. O estudo morfológico nas linhas visa determinar o mecanismo que as origina. Estudos espectroscópicos anteriores e modelos teóricos sugerem que o [Fe ii] está associado com jatos de matéria observados em ondas de rádio (ou simplesmente jatos rádio), regiões de formação estelar e cones de ionização. Encontramos para cinco galáxias da amostra, morfologias aproximadamente cônicas associadas a regiões de gás ionizado onde se encontram, também, cones ou bicones em [O iii] e/ou H e/ou rádio em 6 cm. Estes resultados estão em excelente acordo com as previsões do Modelo Uni cado, tanto no que se refere aos mecanismos de colimação como no que se refere aos processos envolvidos na formação do cone de ionização. Uma das proposições do Modelo Uni cado para explicar a colimação da radiação nuclear e o obscurecimento da fonte de radiação é a de um toro molecular, rico em poeira que circunda o AGN (Active Galactic Nucleus). Se tal toro existir o Modelo prevê que ele deve emitir H2, portanto um importante teste seria procurar por emissão de H2 não resolvida ou estendida perpendicularmente ao cone ou jato rádio. Encontramos emissão H2 não resolvida em um caroço, que poderia indicar emissão por um toro não resolvido. Nos demais casos em que a emissão é estendida não se pode concluir que seja devida ao toro por que apresenta orientação diferente da esperada, sendo que em um caso ela delineia uma bolha soprada por super-ventos de um starburst nuclear. Construímos diagramas J−H versus H−K e J−K como função da distância ao núcleo para estudar a população estelar quanto às contribuições de população de bojo, populações jovens e quanto ao conteúdo de poeira da região nuclear. Encontramos evidências conclusivas de contribui- ção de radiação de corpo negro devido à poeira em 2 casos, em que as cores nucleares indicam a contribuição de um corpo negro de temperatura 1000 K, que é aproximadamente a temperatura prevista do toro. Encontra-se também a contribuição de estrelas jovens e/ou de idade intermedi ária em 4 galáxias. Imagens na cor J−K permitiram um mapeamento da poeira em grande escala. Apresentamos, também, conclusões e sujestões referentes ao processo de imageamento/redução no sentido de melhorar a qualidade das imagens nais. / This work presents a morphological analysis of the central region of eight Seyfert galaxies in the infrared in both line emission and continuum. We studied images in [Fe ii] 1.257 μm, [Fe ii] 1.644 μm and/or H2 2.122 μm lines as well as J, H and K band continuum images, the latter ones to study the stellar population and dust absorption. The morphological study in the emission lines was done in order to investigate the mechanism producing these lines. Previous spectroscopic studies and theoretical models suggest that [Fe ii] emission is associated with radio jets, star forming regions and ionization cones. In ve out of six objects of our sample for which we obtained [Fe ii] images, we found elongated structures associated with ionized gas regions traced by [O iii], H and radio 6-cm emission with conical and biconical morphology. These results are in excellent agreement with the Uni ed Model predictions concerning the collimation process and gas ionization in the conical structure. In the Uni ed Model, the collimation of the radiation and obscuration of the central source is produced by a dusty molecular torus surrounding the nuclear engine. If this is true we should observe H2 emission from such a torus either unresolved or extended perpendicular to the cone or radio jet. In one galaxy we found unresolved H2 emission, while in the remaining ve galaxies for which we have H2 images, we found extended emission we could not conclude was only emitted by the torus because the extent is not in the expected direction. We also found that one of the galaxies shows extended H2 emission in a cavity in ated by starburst winds. We constructed J−H and H−K diagrams and graphs of J−K colors versus distance from the nucleus to study the dust content in the nuclear region and the age of the stellar population. We found conclusive evidences of the contribution of dust black body radiation in the nucleus of two galaxies with colors compatible with emission from dust with temperature T 1000 K (this is the temperature predicted by torus models). We have also found young/intermediate age stellar population contribution in the nuclear region of four galaxies. The large scale dust distribution was mapped by J−K images. Conclusions and proposals concerning the imaging and reduction process in order to achieve better image quality have also been presented.