Develando galaxias y estructuras de galaxias detrás de la región central de la Vía Láctea

Abstract

A lo largo de la esfera celeste hay una región poco explorada, en términos de astronomía extragaláctica, debido a la alta extinción por parte de nuestra Galaxia. La extinción se debe a los granos de polvo que tienen diámetros cercanos a la longitud de onda de la luz. Las partículas interestelares pueden causar la extinción de dos maneras: absorción, en la cual la energía se transforma en calor, que se irradia de nuevo en longitudes de onda infrarrojas correspondientes a la temperatura de las partículas de polvo; y dispersión, en la cual varía la dirección de propagación de la luz, por lo que se reduce la intensidad original. Este efecto produce la extinción de las longitudes de onda ópticas de las fuentes extragalácticas, por esto, dicha región es comúnmente denominada ZOA, Zone Of Avoidance. A lo largo de esta tesis se adopta el término en español "Zona de Oscurecimiento Óptico". La ZOA cubre alrededor del 25 % de la esfera celeste y está centrada a lo largo del ecuador galáctico. Para detectar fuentes extragalácticas en la ZOA se debe observar en longitudes de onda que no se vean afectadas por la extinción. De esta manera, se utilizan observaciones infrarrojas, por lo que el relevamiento infrarrojo VISTA Variables in the Vía Láctea (VVV) y su extensión (VVVx) ofrecen la posibilidad de descubrir y catalogar estas fuentes que han sido invisibles hasta entonces. El área de cobertura de este relevamiento es de 562 deg2 del bulge y disco de nuestra Galaxia. Recientemente se realizó la versión extendida del relevamiento, VVVx, la cual cubre cerca de 1700 deg2, convirtiéndolos en la principal fuente de datos utilizada en este trabajo. Con el fin de explorar la ZOA, se realizó una búsqueda de fuentes extragalácticas en una región de baja extinción, el tile b204. Para ello se generó un catálogo propio de fuentes astronómicas mediante el uso del software SExtractor en las bandas J, H y Ks. Se realizaron las comparaciones fotométricas y astrométricas con el objetivo de corroborar que los datos obtenidos sean consistentes con los estándares del sistema VVV. Además se aplicaron correcciones por apertura y extinción teniendo en cuenta el modelo de Gonzalez et al. (2012). Luego se definieron como candidatas a galaxias aquellos objetos que poseen CLASS_STAR < 0, 5, r1/2 > 0, 7 segundos de arco y color (J − Ks > 0, 97, J − H > 0 y H − Ks > 0). Posteriormente se realizó la inspección visual de las fuentes obtenidas en imágenes en falso color RGB. Con este procedimiento se detectaron 624 candidatas a galaxias, de las cuales 607 fueron detectadas por primera vez, demostrando el potencial del VVV para realizar estudios de fuentes extragalácticas en la ZOA. Finalmente se realizaron análisis de contaminación y completitud, obteniendo así, un catálogo de potenciales fuentes extragalácticas en el tile b204 que posee una completitud del 87 %. Por otro lado, se analizó la distribución espacial de las candidatas a galaxias detectadas en el área estudiada, encontrando una pequeña región con una marcada sobredensidad de fuentes. Con el objetivo de analizar y comparar este hallazgo, se construyeron catálogos sintéticos a partir de dos modelos semianalíticos: SAG y LGalaxies. En ambos modelos, se dirigió la línea de visión hacia regiones de densidad media y alta respectivamente. Además, con el objetivo de comparar los datos, se aplicaron dos mapas de extinción diferentes: Gonzalez et al. (2012) y Schlafly & Finkbeiner (2011). Los resultados obtenidos a partir de este estudio revelan la existencia de una significativa sobredensidad en el tile b204 del relevamiento VVV. Tomando como base esta sobredensidad detectada de candidatas a galaxias confirmadas visualmente, se solicitó turno de observación en el Observatorio Gemini sur, particularmente con el instrumento FLAMINGOS-2. El área de estudio se restringió a los seis minutos de arco de radio respecto del centro geométrico de la región. Se seleccionaron cinco galaxias para realizar espectroscopía con ranura larga. Los datos espectroscópicos se correlacionaron de forma cruzada con un conjunto de espectros estelares usando el código starlight para lograr la identificación correcta de las líneas espectrales. Los redshifts espectroscópicos medidos de las galaxias resultaron ser bastante similares entre si, con un valor medio de z = 0, 225 ± 0, 014. Este resultado fue complementado con el cálculo de redshift fotométricos de las galaxias, utilizando el código EAZY. Este resultado sugiere fuertemente la existencia de un cúmulo de galaxias detrás de la región central de la Vía Láctea, detectado por primera vez. Además se analizó el diagrama colormagnitud utilizando la información fotométrica VVV de las galaxias inmersas en la región de sobredensidad. Se aplicó el modelo de Stott et al. (2009) considerando el redshift espectroscópico medido y se encontró la totalidad de la muestra dentro de ±3σ alrededor del modelo. Por otro lado, aplicando los conocimientos adquiridos, se realizó un estudio detallado del cúmulo Ophiuchus. A partir de imágenes del relevamiento VVVx se obtuvo un catálogo multibanda. Se seleccionaron las galaxias candidatas aplicando los criterios mencionados, luego se realizó la inspección visual y clasificación morfológica de cada una de las mismas. El catálogo final de candidatas a miembro del cúmulo Ophiuchus contiene 537 fuentes, en promedio 7 veces más galaxias que las conocidas para ese cúmulo. Además se analizaron diagramas color-magnitud, perfil de densidad y relación morfología-densidad, obteniendo resultados concordantes en todos los casos. De esta forma, con la experiencia desarrollada a partir del estudio de tiles individuales, se realizó un mapeo sistemático del bulge, a través del cual lograron detectarse 14479 galaxias, de las cuales el 98 % fueron catalogadas por primera vez como parte de esta tesis. Además, en este nuevo catálogo se incorpora información sobre la clasificación morfológica de las galaxias y aspectos relacionados con la densidad del entorno, lo que permitirá continuar con investigaciones futuras utilizando esta base de datos que estará disponible para toda la comunidad astronómica. Los resultados analizados a lo largo de esta tesis han demostrado que el relevamiento VVV y su extensión VVVx poseen potencial y capacidad para detectar y catalogar un gran número de fuentes extragalácticas ocultas por la región central de la Vía Láctea brindando una excelente oportunidad para el estudio del ZOA.