The role of dust in models of population synthesis

In questi ultimi anni, lo studio delle galassie ad alto redshift è un argomento in piena evoluzione dal punto di vista osservativo; le survey fotometriche hanno consentito osservazioni di galassie sempre più distanti e deboli con una crescente efficienza, permettendo uno studio via via più approfondito dell’evoluzione galattica al variare del redshift. Le osservazioni mostrano un Universo ad alto-z fortemente oscurato dalle polveri: l’effetto della polvere è di assorbire la radiazione stellare nel range UV/ottico dello spettro elettromagnetico e di riemettere tale radiazione nell’infrarosso, modificando quindi profondamente la forma delle distribuzioni spettrali di energia (SEDs) delle galassie oscurate (Silva et al. 1998; Piovan et al. 2006b; Popescu et al. 2011), e di ostacolare l’interpretazione dei loro parametri fisici fondamentali, quali l’età, la metallicità, la funzione iniziale di massa (IMF), le popolazioni stellari (SSP), la storia di formazione stellare. Solo tenendo conto dell’emissione proveniente da tutte le lunghezze d’onda è possibile studiare le proprietà delle galassie per mezzo della sintesi evolutiva di popolazione (EPS). Ha quindi notevole importanza calcolare sequenze evolutive di modelli spettrali di galassie di diverso tipo morfologico, includendo gli effetti della polvere, sia nell’universo locale che ad alto redshift (Narayanan et al. 2010; Jonsson et al. 2010; Grassi et al. 2010; Pipino et al. 2011; Popescu et al. 2011): questo approccio ovviamente aumenta la complessità del lavoro e porta in genere ad avere un numero molto più elevato di parametri che influenzano i risultati delle simulazioni, da confrontare con le osservazioni. In questa tesi, gli effetti della polvere sulle galassie sono stati profondamente studiati e analizzati sia dal punto di vista chimico che spettrofotometrico, per galassie di diversi tipo morfologici, a vari livelli, cercando di migliorare il trattamento dell’ estinzione, emissione, formazione ed evoluzione della polvere nelle nostre simulazioni. In questo lavoro: (a) abbiamo introdotto e studiato gli effetti della polvere nelle isocrone e nelle popolazioni stellari, introducendo un trattamento allo stato dell’arte della fase di ramo asintotico delle giganti (AGB), per stelle di massa piccola e intermedia, considerando le shells di polveri circondanti tali oggetti; (b) abbiamo sviluppato e testato modelli state-of-art di galassie di diversi tipi morfologici, (E, S0, Sa, Sb, Sc, Sd e dischi), includendo tutti gli effetti locali e globali legati all’estinzione e emissione delle polveri. Abbiamo presentato e testato i modelli in diversi sistemi fotometrici, sia per l’Universo locale che ad alto redshift; (c) allo scopo di migliorare le informazioni fornite dal codice chimico al codice di sintesi di popolazione, abbiamo sviluppato e presentato una descrizione attuale dell’evoluzione e della formazione della polvere nelle galassie a spirale, trattando in modo completo gli yields di polvere e i processi di accrescimento/distruzione. Questo modello raffinato sarà poi in futuro utilizzato come base per i modelli spettrofotometrici, che includano un’interfaccia chimica più avanzata. In particolare, la Via Lattea stato scelta come il laboratorio ideale per studiare il ciclo della polvere (Zhukovska et al. 2008) e il susseguente impatto dello stesso sulla formazione delle galassie, con l’obiettivo di (1) estendere il modello chimico polveroso alle galassie ellittiche, di tipo intermedio e starburst e (2) interfacciarlo al nostro codice spettro-fotometrico.