The evolution of the galaxy mass assembly and star formation activity from z=1 to z=0 as a function of environment

Lo scopo principale di questa tesi e` quello di verificare l'importanza della massa delle galassie e dell'ambiente per l'evoluzione delle proprieta` delle galassie. Per fare cio`, ho studiato il tasso di formazione stellare, la massa stellare e le morfologie di galassie situate a diversi redshift, per caratterizzare la storia dell'evoluzione stellare, l'aggregazione della massa stellare e l'evoluzione della struttura delle galassie situate in ambienti diversi. I dati utilizzati per questo lavoro derivano da quattro campagne osservative che hanno lo scopo di campionare galassie in ambienti differenti e a diverse epoche cosmiche nell'intervallo z=0-1: la Wide-field Nearby Galaxy-cluster Survey (WINGS - Fasano et al. 2006), il Padova-Millennium Galaxy and Group Catalogue (PM2GC - Calvi, Poggianti, Vulcani2011), l'IMACS Cluster Building Survey (ICBS - Oemler et al. 2012a,b, in preparazione) e l'ESO Distant Cluster Survey (EDisCS - White et al. 2005). I primi risultati presentati in questa tesi riguardano l'analisi del tasso di formazione stellare e del tasso specifico di formazione stellare per galassie di varie masse stellari e situate in vari ambienti. Prendendo in esame un campione di galassie di EDisCS e dati di letteratura, ho trovato che il tasso di formazione stellare per ogni massa diminuisce con il tempo. Inoltre, il tasso specifico di formazione stellare diminuisce all'aumentare della massa, a prova del fatto che a $z\sim 0.6$ la formazione stellare contribuisce maggiormente alla crescita delle galassie di piccola massa piuttosto che a quella delle galassie pi\`u massive. In generale, le galassie di ammasso presentano un tasso di formazione stellare minore di quelle di campo, di un fattore ~1.5. In conclusione, il tasso di formazione stellare medio delle galassie che formano stelle dipende sia dalla massa che dall'ambiente. Successivamente, utilizzando dati provenienti da WINGS e EDisCS, presento uno studio sulla relazione tra massa e morfologia (ossia come variano le frazioni morfologiche con la massa), mostrando come questa relazione dipenda dal redshift. Sia a z=0 che a z~0.6, circa il 40% della massa stellare e' racchiusa in galassie ellittiche, mentre il 43% della massa stellare e' nelle S0 in ammassi vicini e in galassie di tipi morfologici piu' avanzati in ammassi lontani. Di seguito, in base ai dati di tutti i campioni disponibili, presento l'analisi della distribuzione di massa stellare delle galassie in campioni limitati in massa, focalizzandomi su alcuni aspetti principali: l'influenza dell'ambiente globale e locale sull'anda-mento della distribuzione di massa, l'evoluzione della distribuzione stessa, sia in galassie di ammasso che in galassie di campo, e le predizioni delle simulazioni per la distribuzione di massa di galassie in aloni di massa differente. I principali risultati possono essere cos\`i riassunti: (1) Per galassie a redshift intermedio la funzione di massa non dipende dall'ambiente globale: le galassie di ammasso, di gruppo e di campo sono regolate da distribuzioni simili, almeno per galassie con M_star/M_sun >10.5. (2) La distribuzione di massa in ammasso evolve da z~ 0.6 a z~0: il numero di galassie di piccola massa negli ammassi vicini e' proporzionalmente maggiore rispetto a quello di galassie negli ammassi lontani. Quest'evoluzione e' per la maggior parte dovuta al fatto che,le galassie di piccola massa, a questi redshift, continuano a formare stelle e crescono in massa. Contemporaneamente, le galassie cambiano anche tipo morfologico. (3) Confrontando l'evoluzione della funzione di massa in ammassi e nel campo, da z~0.4 e z~0.6 fino a z~0, si trova che e' molto simile nei diversi ambienti, pertanto l'evoluzione sembra essere indipendente dall'ambiente stesso. (4) La densita' locale influenza la distribuzione di massa, sia in diversi ambienti globali sia a diversi redshift. Le galassie situate in zone a diversa densita' sono regolate da distribuzioni di massa differenti. Riassumendo i risultati, si puo' concludere che proprieta' delle galassie come la massa sono maggiormente influenzate dalla densita' locale che dall'ambiente globale in cui si trovano. (5) Le simulazioni riescono a riprodurre la distribuzione di massa osservata solo per il campo a basso redshift, mentre negli altri casi danno risultati in disaccordo con le osservazioni. Questo significa che i modelli non sono ancora in grado di trattare nel modo corretto la formazione stellare, soprattutto a basse masse. Dal momento che sia le frazioni morfologiche che la distribuzione di massa variano con il redshift, e' interessante studiare l'effetto della loro evoluzione sull'evoluzione della distribuzione di ellitticita' delle galassie dei primi tipi morfologici (ellittiche ed S0) in ammasso. In base ai dati di WINGS ed EDisCS, l'evoluzione totale e' dovuta sia alla variazione della mediana che della forma della distribuzione ai diversi redshift. Tale evoluzione non e' semplicemente dovuta alle diverse distribuzioni di massa di ellittiche ed S0 ai diversi redshift, bensi' alla variazione delle frazioni morfologiche e quindi del diverso contributo di ellittiche ed S0 alla popolazione totale. Come ultimo argomento, presento la riduzione dati e l'analisi spettroscopica di galassie situate in un campo contenente un ammasso a z=0.96, Cl1103.7-1245C, che fa parte del progetto di EDisCS. Mostro il confronto tra le popolazioni delle galassie localizzate nelle due principali strutture del campo (``ammasso principale'' e ``struttura secondaria'') con le popolazioni di altri ammassi di EDisCS, localizzati a redshift piu' bassi, ma caratterizzati da una dispersione di velocita' simile. In generale, risulta che le proprieta' dell'ammasso principale sono molto simili a quelle degli altri ammassi ed in linea con l'evoluzione delle propriet\`a con il redshift, mentre la struttura secondaria e' una struttura peculiare composta principalmente da galassie di piccola massa, con elevata formazione stellare e di morfologia peculiare. Concludendo, la massa stellare galattica gioca un ruolo molto importante nell'influenzare l'evoluzione: le galassie possono assumere diversi valori di massa e la loro evoluzione \`e fortemente legata alla massa stessa. Comunque, massa e ambiente non sono indipendenti. L'effetto dell'ambiente in cui la galassia si trova si esplica sia su alcune proprieta' delle galassie che, in qualche modo, sulla distribuzione di massa: galassie piu' massive si trovano preferibilmente in ambienti piu' densi.