3.16 Instituto de Astrofísica
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Browsing 3.16 Instituto de Astrofísica by Author "Bauer, Franz Erik"
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- ItemCharacterizing the Fe K-a line variability in a large sample of AGN(2020) Andonie Bahamondes, Carolina Paz; Bauer, Franz Erik; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de AstrofísicaVarios Nucleos Activos de Galaxias (AGN) han mostrado variabilidad en su emisión en rayos X, en particular en el continuo entre 2-10 keV y en la línea de emisión de Hierro en 6.4 keV (Fe K-a). La línea Fe K-a es una característica obicua en el espectro de los AGN y es producida por procesos de reflección entre el continuo y la materia neutra que rodea el Agujero Negro Supermasivo (SMBH) que se encuentra en el centro del AGN. Varios estudios han constreñido la ubicación y el tamaño de las nubes reflectantes en algunos AGN estudiando la reacción de la línea a variaciones del continuo. En estre trabajo, constreñimos la relación entre la línea Fe K-a y el continuo para 19 fuentes, usando datos de los observatorios Chandra y XMM-Newton. Encontramos diferentes comportamientos, los cuales se pueden clasificar en 3 casos. Primero, en algunos AGN el flujo de la línea está dominado por nubes reflectantes ubicadas cerca de la corona de rayos X, como en el disco de acreción o la región de líneas anchas, por lo que la línea reacciona rápido frente a variaciones del continuum en las escalas de tiempo de las observaciones. Para estas fuentes, proporcionamos un límite superior para la región reflectiva. Segundo, en otros casos, la línea Fe K-a reacciona levemente frente a las variaciones del continuo, por lo que los flujos no están correlados, sugiriendo que las nubes reflectantes están localizadas mucho más lejos de la corona, como en el toro polvoriento. El último y tercer caso, son AGN que muestran variabilidad en el continuo y en la línea, pero los flujos no están correlacionados, indicando un escenario más complejo. Encontramos una leve correlación entre la relación Fe K-a-continuo y la masa del SMBH, indicando que a mayores masas las nubes reflectantes estarían ubicadas más cerca de la corona de rayos X. Para complementar los resultados espectrales, analizamos las imágenes de las observaciones de Chandra para ver si la emisión Fe K-a es extendida espacialmente. Encontramos que 14/15 fuentes analizadas son consistentes con una fuente puntual, para las cuales pudimos entregar un límite superior de la región reflectante emitiendo fotones Fe K-a, equivalente a la resolución espacial de Chandra (1.21 hasta 1419 pc).
- ItemExploring the intersection of Lyman-U Emitters & Lyman Break Galaxies behind the strongly lensed clusters : Abell370, Abell2744 and MACS0416(2021) Prieto Lyon, Gonzalo; Bauer, Franz Erik; Guaita, Lucía; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de AstrofísicaIn this thesis, we present a study of star-forming galaxies between redshifts 2.9-6.7 split among four categories: Pure LAEs (73 galaxies) without UV detection; Pure LBGs (1015 galaxies) without Lyman-a detection; LAE-LBGs (193 galaxies), with both Lyman break and Lyman-a detected; and Other SFGs without any of these signatures (459 galaxies). We use Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) and legacy Hubble Space Telescope (HST) data of the three Hubble Frontier Fields lensing clusters A370, A2744 and MACS0416, reaching magnitudes as faint as M1500 ≈ −13. We study the continuum and emission-line parameters of our sample, with the goal of finding and understanding any intrinsic differences between the aforementioned regimes of SFGs. We report a great diversity of high-redshift galaxies in the Lyman-a - M1500 plane, with a lack of massive galaxies above the SFR(Lya)=SFR(UV) line at M1500 < −18, with most pure LAEs near this line and log(Llya)<42.0. We measure the UV slope of pure LBGs and LAE-LBGs, with median values of ß=-1.75 and ß=-2.44 respectively, meaning that LAEs overall are near the dust-free domain while pure LBGs tend to be redder, and hence presumably more dust-obscured and/or older, the former being one of the probable reasons for their lack of Lyman-a; SFGs without LB or Lya show redder median slopes of ß=-1.59. LAE-LBGs tend to have a stronger sSFR than pure LBGs and other SFGs by a factor of 2 at every studied redshift. We find slight differences between the two LAE populations, with LAE-LBGs showing broader Lyman-a profiles, but further radiative transfer simulations are needed to clarify the contribution of HI velocity and column density.
- ItemHost galaxies of local hard X-ray selected AGN(2022) Doll Carriel, Goran; Bauer, Franz Erik; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de AstrofísicaWe investigate the evolutionary state of galaxies hosting active galactic nuclei (AGN) for a sample of 138 hard X-ray selected AGN from the BAT AGN Spectroscopic Survey (BASS) catalog and which have high-resolution (R ∼ 5000), VLT/X-SHOOTER 0.3–1 µm spectroscopy. We perform a stellar population synthesis analysis via pPXF fitting of the stellar continuum, as well as fit specific emission and absorption features (e.g., Lick indices, line ratios), to estimate AGN/star formation contributions, dust obscuration, stellar age, metallicity and star formation histories. Additionally, we perform morphological classification on our sample to study possible correlations to said evolutionary state. We compare our results to AGN X-ray properties and infrared (IR) derived SFRs to estimate the potential for AGN feedback. Using several cuts and selection criteria, we construct a comparison sample from SDSS DR7 data in the MPA-JHU catalog to place our AGN sample in the context with overall galaxy evolution. The X-SHOOTER spectra primarily probe the central regions of the AGN hosts, which tend to be dominated by old (> 10 Gyr) stellar populations. However, we find our sample primarily composed of main-sequence spirals (46%), followed by green valley spirals (14%) and green valley ellipticals (14%), with almost no galaxies present in the red sequence according to our definition. Our spectral modeling suggests that most elliptical and blue spiral hosts of AGN experienced strong episodes of star formation at intermediate ages (∼ 1–6 Gyr), which strongly correlate with their apparent morphological features (tails, remnant features). In contrast, most red spirals seem to follow a completely secular evolution. Comparison of IR and optically derived SFRs for 57 AGN in the sample implies copious obscured star formation; this appears to push otherwise optically passive elliptical hosts into the green valley or main sequence. As for the effect of AGN feedback, we only find very mild correlations between the AGN and the host bulge properties, thereby implying weak links between the current AGN event and their intermediate-age populations.
- ItemStacking UV-selected Lyman-break galaxies in the ALMA frontier fields(2019) Carvajal Pizarro, Rodrigo Alonso; Bauer, Franz Erik; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de AstrofísicaLos campos Frontier Fields (FF) ofrecen una ventana inusualmente profunda hacia el universo de alto corrimiento al rojo. Lo logran cubriendo un área sustancialmente más grande que el campo Hubble Ultra-Deep, que posee baja magnificación, sondeando 1–2 magnitudes más profundas en regiones con magnificaciones singularmente más altas. Este espacio de parámetros único, junto con excepcionales datos en múltiples longitudes de onda, permiten una mejor comprensión de las poblaciones de galaxias distantes. Se obtuvieron mosaicos en la banda 6 de ALMA (≈263GHz) en las porciones centrales de cinco campos FF para caracterizar las propiedades infrarrojas de 1821 Lyman-Break Galaxies (LBG), con corrimientos al rojo de z∼2–8, seleccionadas a través de observaciones en el ultravioleta. Investigamos flujos y excesos infrarrojos (IRX) tanto individuales como acumulados para la muestra de LBG en función de masas estelares, corrimientos al rojo, luminosidades ultravioleta y magnificaciones por lentes gravitacionales. Las muestras de LBG se han escogido con base en fotometría realizada con HST y confirmación fotométrica de corrimiento al rojo. Con plantillas de distribución espectral de energía (SED), obtenemos luminosidades, masas estelares y tasas de formación estelar para nuestros LBG. De las imágenes de ALMA, obtenemos flujos individuales y estimaciones de IRX así como valores medios de los cálculos acumulados en imágenes y visibilidades de ALMA. Tres LBG son detectados, individualmente, sobre un nivel de significancia de 4,1−σ, mientras las muestras acumuladas de los restantes LBG no entregan valores relevantes. Investigamos nuestras detecciones y límites superiores en el contexto de las relaciones entre IRX y masa estelar y entre IRX y la pendiente ultravioleta (β). Nuestros límites superiores ayudan a excluir grandes porciones del espacio de parámetros, lo que puede ser útil para modelización. En ciertos casos, nuestros límites son suficientemente profundos para crear una leve tensión con las, típicamente asumidas, relaciones de consenso en la literatura.
- ItemThe exceptional x-ray evolution of SN 1996cr in high resolution(2018) Quirola Vásquez, Jonathan Alexander; Bauer, Franz Erik; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de FísicaEn esta tesis presentamos un análisis de observaciones en rayos-X en múltiples épocas durante 18 años de la SN 1996cr, una de las cinco SNe más cercanas detectados en la época moderna. Observaciones de Chandra HETG en 2000, 2004 y 2009 nos permiten resolver espectralmente los perfiles de velocidad de líneas de emisión de Ne, Mg, Si, Sy Fe, así como monitorear su evolución como trazadores de la interacción ejecta-CSM. Para explicar la diversidad de líneas de emisión en rayos-X exploramos algunos posibles modelos geométricos. Basados en las observaciones del 2009 con alta señal-ruido, encontramos que una geometría polar con una configuración de dos distintos ángulos de apertura y obscuración interna puede exitosamente reproducir todos los perfiles de líneas observados. Ajustamos modelos que consideran C la convolución de los modelos geométricos con plasmas sin-equilibrio simples y dobles con componentes de absorción a la época 2009. Encontramos que el mejor modelo obtenido consiste de dos plasmas. Una componente es ligeramente absorbido (2×1021 cm−2), plasma frio (≈2 keV) con altas abundancias de Ne, Mg, Si y S, y asociada con una región de interacción polar extendida (ángulo de semiapertura ≈58◦). Mientras que la otra componente tiene absorción moderada (2×1022 cm−2), un plasma caliente (∼30 keV) con abundancia de Fe alta y fuerte absorción interna, asociada con una región de interacción fuertemente polar (ángulo de semiapertura ≈20◦). Extendemos este modelo a otras siete épocas con baja señal-ruido y/o baja resolución espectral (XMM-Newton en 2001, 2013, 2014, 2016 y 2018), produciendo varias tendencias interesantes. El flujo, el cual es siempre dominado por el plasma caliente, alcanzando un punto máximo entre 2004–2009 y actualmente disminuyendo, indicando que la onda de choque esta pasando a través de un CSM de densidad más baja (viento de una gigante roja), de acuerdo con simulaciones hidrodinámicas previas. Las temperaturas del plasma y la velocidad de expansión muestran disminuciones suaves según las expectativas, mientras que las abundancias muestran aumentos leves, sugeriendo posibles influencias del material ejectado. Discutimos las implicaciones físicas de estos resultados y su impacto para identificar potenciales progenitores.
- ItemVery-high-energy gamma-rays from the Galactic center generated by cosmic rays(2023) Scherer Espinoza, Andrés; Bauer, Franz Erik; Cuadra, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de AstrofísicaEl High Energy Stereoscopic System (HESS), el Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope (MAGIC) y el Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) han observado una emisión extendida de rayos gamma de muy alta energía fuertemente correlacionada con la morfología de la zona molecular central en el centro Galáctico. El escenario más aceptado para generar esta emisión es a través de la interacción hadrónica entre los rayos cósmicos y el gas ambiental, donde los rayos cósmicos son acelerados desde una fuente central y continua de protones de 1 PeV (PeVatron). Sin embargo, los modelos actuales asumen una dinámica de rayos cósmicos muy simplista y no consideran la distribución tridimensional del gas. Los objetivos de esta tesis son explorar la influencia de la forma tridimensional de la zona molecular central en la observación indirecta de los rayos cósmicos a través de la detección de rayos gamma, verificar si las dinámicas de rayos cósmicos más realistas para el entorno del centro Galáctico son consistentes con las observaciones actuales de rayos gamma, y si se podrían restringir nuestros modelos con las próximas observaciones del Cherenkov Telescope Array (CTA). Primero, empezamos con un modelo de difusión de rayos cósmicos simplificado, pero consideramos dos distribuciones de gas tridimensionales diferentes, con y sin una cavidad interna, y la densidad de columna de gas observada. Simulamos mapas sintéticos de rayos gamma y reprodujimos las observaciones actuales. A continuación, consideramos una difusión más realista y compleja, incluyendo efectos físicamente esperados. Generamos nuevos mapas sintéticos de rayos gamma utilizando un modelo de transporte de rayos cósmicos con inyección esférica, diferentes regímenes de difusión (dentro y fuera de la zona molecular central), advección polar y partículas monoenergéticas de 1 PeV, e incluyendo diferentes poblaciones de rayos cósmicos inyectadas desde los cúmulos Arches, Quintuplet y Nuclear de estrellas masivas jóvenes, además de la supernova Sgr A East, adoptando las dos distribuciones de gas tridimensionales anteriores. Encontramos que cuando se usa una fuente de protones consistente con partículas aceleradas en la colisión persistente del viento Wolf-Rayet en el 0.5 pc central y la difusión de rayos cósmicos es simplificada, se necesita una distribución de gas en forma de disco para reproducir las observaciones indirectas de rayos cósmicos existentes. Esto está de acuerdo con la distribución continua de gas implícita en algunos estudios, sin embargo, contradice varios modelos de la zona molecular central, que implican que esta estructura tiene una cavidad interna importante. Esta tensión se puede reconciliar mediante una inyección adicional de rayos cósmicos impulsivos desde supernova Sgr A East. Además, para reproducir las observaciones existentes adoptando una dinámica de rayos cósmicos más realista, una distribución de gas en forma de anillo y una aceleración de rayos cósmicos de los cúmulos Arches, Quintuplet y Nuclear, además de la supernova Sgr A Este son requeridas. Finalmente, mostramos que CTA podrá diferenciar entre nuestros resultados con diferentes dinámicas de rayos cósmicos, fuentes de protones y morfología de la zona molecular central, debido a su sensibilidad y resolución angular sin precedentes.