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A chemical survey of the proto-stellar system IRAS 16253-2429
(2023) Castillo Lara, Jaime; Guzmán Veloso, Viviana; Artur de la Villarmois, Elizabeth; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Presentamos un estudio químico de IRAS 16253-2429 (de aquí en adelante IRAS 16253), una proto-estrella de Clase 0 y de baja masa clasificada como un very low luminosity object (VeLLO) y localizada en el complejo de formación estelar ρ Ophiucus. Las moléculas CN, c-C3H2, y H2CO son detectadas por primera vez en IRAS 16253. H2CO se muestra compacta y simétrica en la región central, que incluye el disco y el envoltorio interior. c-C3H2 y CN también se presentan en la región central, pero con una emisión asimétrica y más extendida. También presentamos observaciones previas de 13CO, C17O, C18O, SO, CO, C2H y N2H+, con detecciones tentativas de DCO+ y N2D+. C2H se presenta en las paredes de la cavidad, en ambas direcciones de la ejección de gas, pero principalmente en la dirección norte. 13CO está presente en la región central y en la cavidad sur, C18O muestra una emisión compacta y simétrica, CO traza ambas direcciones de la ejección de gas, SO y C17O están centradas pero extendidas y asimétricas, y N2H+ está presente en el envoltorio exterior. A través de un diagrama rotacional para H2CO, estimamos una temperatura rotacional de ∼ 9.3K para la molecula. Esta baja temperatura rotacional sugiere un régimen sub-termal para H2CO, lo que a su vez implica que H2CO está presente sólo en el envoltorio interno, y no en el disco. A través de un ajuste de estructura hiperfina para N2H+, se estima una temperatura de excitación de ∼ 4 K para la molécula, esta baja temperatura de excitación también sugiere un régimen sub-termal, consistente con las bajas densidades del envoltorio exterior. Comparamos nuestros resultados con otros estudios de otras fuentes de Clase 0, pero más masivas. Encontramos que, en contra de nuestras expectativas, los trazadores de gas frío DCO+, N2H+ y N2D+ no son más abundantes en este VeLLO en comparación a otras proto-estrellas más masivas. Nuestros resultados sugieren que la química de IRAS 16253 es una versión a menor escala de la química encontrada en fuentes de Clase 0 más masivas.
An experiment in near field cosmology: A search for the Magellanic Wake
(2024) Cavieres Carrera, Manuel Antonio; Chanamé, Julio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
The infall of the Magellanic Cloud system into the Milky Way halo hasstrong effects on the distribution of the stars and dark matter in the outerhalo of our Galaxy. In particular, N-body simulations predict a large-scaledensity asymmetry that spans the northern Galactic hemisphere (known as thecollective response), along with a localized overdensity (the Wake) that trailsthe LMC’s orbit. In this study, we collected wide-field deep near-infrared andoptical photometry from the VISTA and DECam instruments in four fieldsalong the expected position of the Magellanic Wake, covering most of thedensity range predicted to be found in the outer halo, as predicted by numericalmodels. This data allows us to select a clean sample of halo stars that reachthe oldest main sequence turn-off (MSTO) up to 100 kpc, with ∼ 400 stellarsources further than 60 kpc, on two separate tracers, near main sequence turnoff stars and red giant branch. We found that the Magellanic Wake overdensityis present in our data with a relative overdensity of 3.07 ± 0.7. Comparisonof the radial density profiles of near-MSTO stars with simulations of the MilkyWay/LMC interaction is best fitted by a massive LMC model with a total massof 2.5 × 10^11M⊙. This work provides the first unambiguous detection of thewake with consistent densities between two tracers.
Blue Stragglers in the Gaia Era: Galactic Open and Globular Clusters
(2023) Carrasco Varela, Francisco Felipe; Puzia, Thomas H.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Blue Straggler Stars (BSSs) are one of the keys to understand in a better way how stars evolve and interact with each other in different star clusters. They appear to be hotter and brighter than the Main Sequence Turn Off Point (MSTO) and, therefore, they should have evolved off the Main-Sequence branch. We properly select, for Open Clusters (OCs) and Globular Clusters (GCs), star cluster members based on proper motions and parallaxes provided by Gaia Data Release 3 (DR3). Using isochrones models and selection criteria from previous studies, we select and classify stars as BSS, Yellow Straggler Stars and Red Stragglers Stars (evolved BSSs). We identify BSSs to be present in all our GCs and in 42/129 (∼ 33 %) of studied OCs. We counted a total of 4399 BSSs; 434 (∼ 10 %) located in OCs and 3965 (90 %) located in GCs. Clusters younger than ∼ 500 Myr do not show the presence of BSSs in our sample. We obtain astrophysical parameters from 3 different methods (color–temperature relations, isochrone–fitting models and parameters from Gaia DR3 spectra) such as the effective temperature Teff, star mass M, and surface gravity log(g). We find values for BSS Teff to be ∼ (6800 ± 585) K in GCs and ∼ (7570 ± 1400) K in OCs; and an average mass of ⟨MBSS⟩ = (1.75 ± 0.45) M⊙ in OCs and ⟨MBSS⟩ = (1.02 ± 0.1) M⊙ in GCs. For every BSS, we compute the difference of the BSS mass and the MSTO mass of its parent cluster, normalized by the MSTO mass, and called it Me based on previous studies. This parameter is classified as low–Me (Me < 0.5, BSS likely formed through mass-transfer) and high–Me (0.5 < Me < 1.0, BSS likely formed through mergers). For OCs we find a percentage 81.34 % high–Me and 18.66 % low–Me. For GCs, we find 94.25 % low–Me and 5.25 % high–Me. Comparing Me against the BSS age obtained with isochrone modes, we were able to detect: i) GC BSSs that are most likely to be formed through collisions show a “boost” in their percentage/fraction for stars with an age ∼ 1 − 2 Gyr, in agreement with reported age for core-collapse events in GCs found in previous studies; ii) a double sequence for GC BSSs, where we conclude that these sequences correspond to a pre merger/closer-binary interaction and post merger/closer-binary interaction of BSS formation
Bringing order to the variable star zoo: the effectiveness of semi-supervised and unsupervised learning for classification
(2023) Pantoja Vásquez, Ricardo Daniel; Catelan, Márcio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
La fluctuación del brillo de las fuentes en el cielo ocurre frecuentemente. Sus posibles causas son numerosas y se derivan de una amplia gama de procesos astrofísicos, lo que ofrece continuas oportunidades para el descubrimiento y el avance de la física. Las estrellas variables y fenómenos transientes han sido objeto de investigación astronómica durante décadas y nos han proporcionado diversas técnicas para determinar distancias, explorar el interior de las estrellas y calcular parámetros estelares. Los recientes surveys astronómicos a gran escala han logrado identificar millones de estrellas variables y transientes, lo que ha supuesto un avance significativo en nuestra comprensión de este campo. Sin embargo, esto tiene un costo importante: la gran dificultad de clasificar millones de estrellas variables mediante inspección visual. De hecho, la clasificación de las estrellas variables es un primer paso crucial para poner orden en sus diversas y a menudo dispares causas astrofísicas, lo que la convierte en una tarea vital y desafiante. En muchos campos de la astronomía y ciencias afines, la aplicación del aprendizaje de máquina ha facilitado la automatización de las tareas de clasificación. En particular, el aprendizaje supervisado se ha utilizado ampliamente para construir y ordenar catálogos de estrellas variables con gran éxito. Sin embargo, estos métodos requieren curvas de luz etiquetadas para aprender de ellas, pero obtenerlas puede ser complejo, tener errores de clasificación o sesgos en la selección. En esta tesis, contribuimos a mitigar este problema proponiendo el uso de métodos de aprendizaje semi-supervisado y no supervisado. En el Capítulo 1, examinamos exhaustivamente la literatura sobre el tema, comenzando con una perspectiva histórica sobre las estrellas variables y su importancia en la astronomía. A continuación, ofrecemos una visión general de los diversos tipos de fenómenos de variabilidad en astronomía y el progreso de los surveys astronómicos. Finalmente, revisamos los paradigmas fundamentales del aprendizaje automático y su aplicación a las estrellas variables y áreas relacionadas. En el Capítulo 2, presentamos y evaluamos nuestros novedosos métodos semi-supervisados y de agrupamiento para estrellas variables. El método semi-supervisado está diseñado para utilizar menos curvas de luz etiquetadas para la clasificación, en comparación con los métodos supervisados. El método de agrupamiento, por otro lado, está diseñado para explorar los datos e identificar grupos que puedan contener diferentes clases o sub-clases de estrellas variables. En el Capítulo 3, demostramos la aplicación de nuestro método de agrupamiento en el surveys VISTA Variables in the Vía Láctea, realizado en el infrarrojo cercano. En esta investigación preliminar, refinamos ciertos aspectos de nuestra metodología e identificamos una muestra fiable de estrellas variables en este survey. Finalmente, presentamos los resultados del análisis de agrupamiento, incluyendo ejemplos de curvas de luz y hallazgos adicionales.
Characterisation of compact stellar systems in the Coma cluster of galaxies
(2021) Ángel Ángel, Simón Andrés; Puzia, Thomas H.; Tissera, Patricia; Goudfrooij, Paul; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
We present the Coma Cluster Core PrOject (C3PO), a deep, high resolution and contiguous mosaic survey of the inner ⇡ 150 square arcminutes of the core of the Coma Cluster. The region was tiled by 21 HST/WFC3 pointings and was observed in F336W from the UVIS channel, and F160W from the IR channel. Using this data, and combining this with archival data in F475W and F814W taken previously in programs led by some of our team members, we study the compact stellar systems of said cluster. We separate those systems from background galaxies and foreground stars guided by a nearUV/visible/near-IR colour-colour diagram, obtaining more than 9000 objects. From our selection, we study the globular cluster luminosity function in our available bands, finding values of the turn-over magnitude of 26.2 mag for F814W, 27.3 mag for F475W, and 25.8 in F160W. We recover the blue and red GC populations found by Peng et al. [138], finding similar relative abundances and spatial distribution. We do not recover the colour distribution found by Madrid et al. [119] because their extremely red objects are not present in our data, most likely due to the inclusion of the u band. For the first time with such diagnostic power, age and metallicity are derived for distant GCs. 60% of our GC sample falls inside the range of our SSP models, finding an age-metallicity relation that does not correlate with any single colour, but is rather dependant on pairs of colours. The age and metallicity also do not correlate strongly with spatial distribution or environment. Colour-colour relations with visible (gi) colours show differences with varying environment, which may indicate differences in star formation history and chemical enrichment history. The dataset also contains a large number of UCDs, and the method can be easily expanded to also find NSCs.
Characterization of molecular gas substructures in the protoplanetary disk HD 163296 using ALMA interferometric data
(2024) Maluenda Berna, Michel Yan Luis; Guzmán Veloso, Viviana; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
This thesis conducts an extensive examination of molecular gas substructures, specifically HCN and C2H, within the protoplanetary disk surrounding HD 163296. Utilizing ALMA interferometric data in two rotational transitions, the study resolves structures down to 10 au scales, focusing on characterizing gas substructures and comparing them with millimeter dust in the disk. The methodology involves parameterizing relative abundance, incorporating Gaussian functions, and employing MCMC analysis to model observed bright ring substructures. The study reveals three bright line emission rings for both HCN and C2H, indicating a high abundance within 150 au of the central star. Interestingly, no universal connection is found between dust and molecular substructures, suggesting complex dynamics. The inner disk (<150 au) exhibits a peak relative abundance of ∼6.8 × 10−11 for HCN and ∼5.0 × 10−11 for C2H, implying active organic chemistry or hidden molecular emissions. Furthermore, a significant overlap between dust and chemical substructures within 150 au is observed, diminishing in the outer disk. The outermost bright rings at approximately 309 and 385 au for HCN and C2H respectively lack correlation with CO substructures, challenging conventional understanding of protoplanetary disk composition and dynamics. Chemical conversion of CO into other species is proposed as a partial explanation for observed vertical substructures and high C/O ratios influencing C2H and HCN abundance. This research enhances our understanding of complex dynamics and chemical processes in protoplanetary disks, providing valuable insights for future planet formation studies.
Characterization of the dwarf galaxy population in the Centaurus A environment
(2020) Ribbeck Valenzuela, Karen X.; Puzia, Thomas H.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
We report photometric properties of the dwarf galaxy population in the Centaurus A group, along with 51 new dwarf candidates based on the optical u’g’r’i’z’ imaging of 22 deg^2 centered on the nearby giant elliptical galaxy NGC 5128 as part of The Survey of Centaurus A’s Baryonic Structures (SCABS) program. Morphological analysis of the new candidates shows surface brightness profiles are well represented by a single component Sérsic models with an average Sérsic index of = 0.85 ± 0.05. The candidates present luminosities of -12 ≤ Mv ≤ -7 mag, corresponding to stellar masses of 7.5 ≥ log M/M☉ ≥ 4.5, which extend the size-luminosity relation toward fainter luminosities and smaller sizes for known dwarf galaxies outside the Local Group (LG), and are consistent with properties of nearby dwarf spheroidal galaxies. I will discuss the stellar population properties of the newly discovered galaxy sample and compare their properties to other dwarf galaxy samples in the nearby Universe.
Co-evolution of binary systems surrounded by accretion discs
(2022) Fontecilla Suárez, Camilo José; Petrovich Balbontín, Cristóbal; Cuadra, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
La interacción entre los sistemas binarios y sus discos de acreción se da tanto en escenarios de estrellas múltiples como en la fusión de galaxias, donde se forman sistemas binarios de agujeros negros supermasivos. En una fusión de galaxias, el gas en el remanente puede ayudar al sistema binario a perder energía por medio de fricción dinámica, y así reducir su separación hasta que la emisión de ondas gravitacionales domine, lo que lo llevará a la coalescencia. Por otro lado, en la evolución estelar, los discos de acreción son la cuna donde se formarán planetas, y la coevolución del sistema puede modificar el resultado. En este trabajo estudiamos ambos escenarios y nos enfocamos en diferentes aspectos de cada uno a través de dos publicaciones y un proyecto. En la primera publicación estudiamos la evolución a largo plazo de un SMBHB rodeado por su disco de acreción. Desarrollamos modelos 1D resolviendo las ecuaciones para la evolución de la densidad y la temperatura, y la migración del agujero negro secundario de manera autoconsistente. Con el fin de restringir la masa en el disco interno cuando la emisión de ondas gravitacionales comenza a ser relevante. En la segunda publicación, usamos el código SPH PHANTOM para modelar la etapa final de un SMBHB y exploramos cómo el disco de acreción que rodea al agujero negro principal se ve afectado por la migración debido a la emisión de ondas gravitacionales. En nuestros resultados preliminares del proyecto, extendimos PHANTOM para modelar un sistema binario de estrellas con y sin disco circumbinario para estudiar cómo su presencia puede afectar la evolución de la binaria y la morfología de los discos individuales.
Computer vision and machine-learning method for the detection of low-surface brightness galaxies in the Fornax Cluster
(2024) Hernández Flores, Alejandra Valentina; Puzia, Thomas H.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Detecting the faint luminosity in Low Surface Brightness Galaxies (LSBGs) poses significant challenges, primarily due to sky brightness and contamination from brighter sources while separating LSBGs from the background. Despite these challenges, the study of LSBGs holds great potential to advance our understanding of various fields, including cosmology, galaxy formation, evolution, and the characteristics of galaxy clusters. The primary goal of this study is to develop an automated code capable of effectively detecting LSBGs, including the more diffuse LSBGs that are only detectable through visual search. The initial focus is on the Fornax cluster of galaxies, with the possibility of extension to other galaxy clusters. The purpose is to significantly contribute to advancing research in LSBGs and its implications for broader astronomical studies. We have created an automated code that successfully detects LSBGs in digital images at a reasonable processing speed. We have incorporated an innovative algorithm to separate LSBGs from the background using a dynamic background kernel and threshold applied to image segments to achieve this. We have also implemented a bilateral filter that identifies the most diffuse LSBGs and preserves morphology, ensuring precise identification and classification. Additionally, we have developed and trained a One-Class Support Vector Machine (SVM) classifier using a gold sample of 143 LSBGs, resulting in a classifier with a low rate of false positives. The implemented code has successfully detected LSBGs, showcasing its ability to address the challenges associated with identifying the faint luminosity in these galaxies, even in the presence of brighter sources. The integrated algorithm has significantly improved the accuracy and efficiency of the detection process, allowing for the identification of a substantial number of LSBG candidates. Specifically, in the Fornax Cluster, our algorithm successfully identified 31,295 LSBG candidates, as documented in the comprehensive catalog available at GitHub Repository: \url{https://github.com/Alevhf/LSB_candidates/blob/main/Catalog_result.csv#L19304}.
Detection and characterization of hot Jupiters around hot stars
(2023) Torres Miranda, Pascal José; Jordán Colzani, Andrés Cristóbal; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
El objetivo principal de esta tesis es abordar el desafío de detectar y caracterizar Júpiteres calientes alrededor de estrellas calientes. La elevada temperatura de las estrellas dificulta la confirmación de exoplanetas debido a la rápida rotación estelar, lo que resulta en una menor precisión en las mediciones de velocidades radiales. Un método para caracterizar y confirmar planetas que orbitan este tipo de estrella es el de Tomografía Doppler (TD). En este trabajo, se desarrolló un método de TD, en un marco bayesiano y se probó en seis sistemas. Se utilizaron datos publicados de tres de ellos (WASP-19b, KELT-7b y HAT-P-56b), obteniendo resultados visuales similares a los publicados. Para dos sistemas (HD2685 y TOI-812), se predijeron y observaron los tránsitos, pero no fue posible recuperar la señal del planeta. Y un sistema que será publicado prontamente (TOI-3362-b, Espinoza et al. in prep) que es consistente con la alineación del sistema. También se construyó un catálogo de siete estrellas (incluyendo HD2685b) interesantes para nuestro estudio. Este catálogo se construyó a partir de una selección de estrellas calientes (hecha con datos de Gaia DR2) que poseían altas señales de tránsito en las curvas de luz obtenidas de TESS. De esas siete estrellas, cuatro poseen planetas ya confirmados y tres candidatos a planeta, de especial interés debido a las características únicas de cada sistema. También se desarrolló un código capaz de predecir la observabilidad de la Tomografía Doppler, considerando las características de la estrella, el planeta y el instrumento utilizado para la observación. Las conclusiones de este estudio indican que tanto el método de deconvolución como el modelo de predicción de Tomografía Doppler son útiles y consistentes con trabajos previos. Sin embargo, es necesario desarrollar nuevas herramientas para cuantificar la precisión de estos métodos.
Discovery and characterization of exoplanets in the TESS full frame images
(2022) Rojas Henríquez, Felipe Ignacio; Jordán Colzani, Andrés Cristóbal; Chanamé, Julio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
En los últimos años la cantidad de exoplanetas ha ido en aumento. Hoy conocemos más de 5000 y este numero seguirá creciendo gracias a misiones como TESS, que monitorea constantemente estrellas cercanas desde el espacio. No obstante, de todos estos planetas descubiertos, menos de 1000 tienen mediciones de su masa y radio con una precisión del 20% o mejor. Conocer estos parámetros con precisión nos da una idea inicial de su composición y por ende, de cómo pudo haber sido su proceso de formación. Además, se conocen muy pocos planetas gigantes con órbitas con períodos superior a los 10 días. Este tipo de planetas (Gigantes Tibios) despiertan la pregunta de cómo es que se encuentran tan cerca de la estrella que orbitan. Al mismo tiempo, estos conservan posibles rastros de su evolución dinámica en sus órbitas, a diferencia de planetas con órbitas más pequeñas. El objetivo de este proyecto es implementar un sistema de procesamiento de las imágenes de la misión TESS y búsqueda de planetas gigantes tibios, en el marco de la colaboración WINE, dedicada al estudio de estos planetas. De los candidatos a planeta encontrados, se realizó el seguimiento, confirmación y caracterización de un Neptuno (TOI-883 b) y un sub-Saturno (TOI-899 b), que orbitan estrellas muy parecidas al Sol con períodos de 10 y 12 días, respectivamente.
Estimadores de metalicidad en SN tipo II-P
(2023) Castro Morales, Nicolás Manuel; Clocchiatti, Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Uno de los parámetros más difíciles de estimar en supernovas es su metalicidad, basicamente por lo complejo de sus espectros y por la imposibilidad de haber observado con el detalle apropiado al progenitor en la gran mayoría de los casos. Los espectros de las supernovas de tipo IIP durante la fase fotosférica, sin embargo, revelan información directa sobre la metalicidad de la estrella progenitora que es posible interpretar. Los pseudo anchos equivalentes de los perfiles P Cygni de líneas de elementos químicos complejos ya han sido utilizados como indicadores de metalicidad, pero tienen algunas limitaciones. Presentamos un nuevo método que añade a las líneas de los espectros un indicador fotométrico basado en la evolución del brillo de las supernovas en la banda B, y/o la U, de Johnson, siempre en supernovas tipo IIP. Usando modelos teóricos de la atmósfera en estas supernovas encontramos que la variación de la magnitud en B entre las fases temprana y tardía de la curva de luz (EtoLC, por las siglas en inglés, de ``Early to Late Contrast'') está relacionada tanto con la masa como con la metalicidad del progenitor. Mostramos además que con el uso combinado de los anchos equivalentes de una línea de hierro y estos EtoLCS es posible discriminar con bastante sensibilidad y separar supernovas provenientes de la explosión de progenitores muy masivos de las provenientes de progenitores poco masivos, así como los que tenían metalicidad elevada de los que la tenían baja. Utilizando esta técnica a una muestra de supernovas reales, con buenos conjuntos de datos como para poder medir estos parámetros, se encuentra concordancia con lo ilustrado por los modelos indicando que, una vez calibrado, el método tendrá el potencial de poder encontrar con observaciones directas las características de masa y metalicidad de los progenitores de SN tipo IIP.
Evolution of the Galaxy Cluster Red Sequence from Redshift 0.2 to 1.5
(2022) Gutiérrez Hernández, Lorena; Barrientos, Luis Felipe; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
In this thesis, we present a study of the population of early-type galaxies in 115 clusters at 0.2 < z < 1.5, imaged with the F200LP/UVIS and F110W/IR filters of the Wide Field Camera 3 on the Hubble Space Telescope. We aim to investigate the evolution of the red sequence parameters (zero-point, slope, and intrinsic scatter) in the color-magnitude plane to constrain its members’ history and epoch of star formation. To accomplish this, we carefully selected the galaxies belonging to the red sequence, dismissing all contamination from the background and late-type galaxies into the clusters. Then, we used a robust linear fitting method to obtain the red sequence parameters in the rest frame. Finally, we compared the evolution of the zero-point with that of the color in stellar population synthesis models with different metallicity, formation red-shift, and e-folding time. We find that, as the redshift increases, the zero-point moves towards blue, the slope becomes steeper, and the observed scatter increases. On the other hand, the mean color of the clusters evolves slowly and is highly similar in systems at the same redshift, located in random directions in the universe. Therefore, the change of the zero-point is in agreement with the passive evolution of early galaxies in the present cosmological scenario. At the same time, we attribute the slope evolution to archaeological downsizing in conjunction with the progressive build-up of the red sequence. Finally, we constrain the epoch and period of stellar population formation to a strip diagonally crossing the τ - zf plane.
Exploring Super-Chandrasekhar Supernova SN2007if with radiative transfer code TARDIS
(2024) Silva Beyer, Joaquín; Clocchiatti, Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Super-Chandrasekhar Supernovae (SNe) are a peculiar case of Type Ia SNthat show very high luminosities, slow light-curve evolution, and low expan-sion velocities, consistent with progenitor masses over the Chandrasekharlimit (≳ 1.4M⊙). SN 2007if is one of those events, with a still unknownexplosion scenario. Its early spectra are smooth and near featureless, butat later epochs, they seem to morph into a normal Type Ia. I exploredits spectra with radiative transfer code TARDIS, using three models, con-sidering the envelope interaction and the violent merger hypotheses. Thebest model, based on the envelope interaction scenario, resulted in a verygood match for early epochs, and a better match in the later epochs than theother models. I performed abundance tomography and adapted its chemicalstructure, resulting in my model 07if-tail. While it had a good agree-ment with the observed low velocities and some lines, many still featuredtoo deep absorption profiles, and the lines suggested a lower temperaturethan the overall continuum. I found that SN2007if probably lacks S and hasno Fe on its outer regions. In order to explain SN2007if’s light curve andspectra, a secondary source of continuum brightness is needed. My findingssupport the scenario of a WD-WD slow merger, forming a CO envelope thatinteracts with the explosion’s ejecta.
Exploring the Green Valley with the dark energy survey: studying the evolution of galaxies
(2023) Gil Toriello, Santiago; Galaz, Gaspar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
We investigate the properties of galaxies located at the so-called Green Valley, an intermediate region between the blue-cloud of active star- forming galaxies, and the red-sequence of quenched and "dead" galaxies, visible in a color vs stellar mass diagram for galaxies.We utilize data from multiple releases of the Dark Energy Survey (DES), to characterize galaxies based on their physical properties, and to correlate their location in a stellar mass vs color diagram with their morphologies.We selected a sample of high-quality photometric data from the Year 3 re- lease of the Dark Energy Survey, with redshifts ranging from local z ∼ 0, to intermediate z ∼ 1.5, and cleaned it by applying a set of different quality selection criteria. We obtained a number of measurements for the photometric redshifts of the galaxies, by employing different parametric algorithms, to study each evolution separately as a function of distance. With the use of LePHARE, a template fitting code, we measured a set of physical properties of the galaxies that are helpful to study their evo- lution, and to assess the transitional nature of galaxies inside the Green Valley. These are, mainly, the Absolute Magnitude, the Stellar Mass, the Star Formation Rate and the UV Luminosity.We made use of two catalogues for morphological prediction available for the Year 3 release. These catalogues allowed us to better constrain the relation between the morphological structures of galaxies and their evolutionary stage.Results show that combining SED template fitting algorithms with mor- phological analysis allows to constrain the bi-modality distribution even when working with optical surveys, up to redshifts of z = 1.5.This is a first approach on the use of these methods to pave the way more massive and intensive data treatment surveys, like the future LSST survey to be done with the Vera Rubin Telescope.
Exploring 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 Astrofísica
In 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.
Hierarchical triple systems in Gaia
(2022) Moraga Mejías, Víctor; Chanamé, Julio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Investigación enfocada en la búsqueda de sistemas triples jerárquicos de estrellas en la Vía Láctea. Se usó como punto de partida una muestra de 224 sistemas de un catálogo de binarias anchas, los cuales fueron estudiados para determinar su real multiplicidad. Mediante una campaña de observaciones de espectroscopia, se determinaron nuevas velocidades radiales para 116 de estos sistemas. Al comparar con mediciones en la literatura existente, se encontraron 74 estrellas cuya variación en velocidad indica la presencia de un sistema espectroscópico no detectado hasta la fecha.
Host galaxies of local hard X-ray selected AGN
(2022) Doll Carriel, Goran; Bauer, Franz Erik; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
We 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.
Hα emission observations of nearby baryonic structures
(2022) Ziliotto, Tuila; Puzia, Thomas H.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
A fundamental question in astronomy is how the environment affects galaxy evolution. Baryonic structures in the nearby universe can be used as laboratories to study the influence of the environment on galaxy evolution processes, since their close distances allow a detailed view of its member galaxies and their substructures. It is believed that the structures that we observe in the nearby universe form through the accretion of smaller groups of galaxies; thus, environmental processes can influence galaxies even before they enter larger clusters. The synergy between numerical simulations and surveys dedicated to observing large samples of galaxies is fundamental to trace and understand the physical properties of different galaxy components. In this context, star formation is one of the most fundamental parameters that characterizes galaxies, and can be heavily influenced by environmental conditions. We use data from the Next Generation Fornax Survey (NGFS) obtained with the Dark Energy Camera (DECam) g’r’i’ broadbands and N662 narrow-band covering the H-alpha + [N II] emission lines to study star formation in the central region (~R_vir/4) of the Fornax cluster of galaxies. We present a method for continuum subtraction in narrow-band images. From the continuum-subtracted H-alpha emission, we derived star formation rates (SFR) for a sample of dwarf galaxies in the central region of the Fornax cluster. Most of the dwarfs presenting H-alpha emission have large nuclei, with high temperatures in their very centers, suggesting the presence of a young stellar population. H-alpha emission concentrates in the centers of these galaxies. Considering the proposed scenarios for the formation of nucleated dwarf galaxies, our observations are in agreement with the model of in-situ star formation in their centers. We have found a spatial asymmetry in the distribution of H-alpha emitting nucleated dwarf galaxies around the Fornax center, suggesting different formation histories. We also discuss SFRs for NGC 1427A, a dwarf irregular galaxy with an intense burst of star formation. Broadband DECam data also allowed us to generate mass maps, from which we constructed diagrams of specific star formation rates versus pixel mass. In these diagrams, we can identify different substructures in the galaxies.
LPVs in the inner regions of the Milky Way
(2021) Nikzat, Fatemeh; Catelan, Márcio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
Las variables de largo período (LPVs) son gigantes rojas pulsantes, las que se encuentran principalmente en la fase de la rama asintótica de las gigantes, e incluyen tanto Miras como variables semiregulares (SRVs). Sus relaciones período-edad y período-luminosidad nos permiten trazar diferentes poblaciones estelares, ya que son intrínsecamente muy brillantes y un amplio rango de distancias y edades. El objetivo de este estudio es establecer un censo de estrellas LPV en una región próxima al centro Galáctico, utilizando la base de dato del relevamiento público de la ESO llamado Vista Variables in the Vía Láctea (VVV), así como también describir la metodología que fue empleada en la búsqueda y caracterización de las LPVs. Relevamientos en el IR cercano, tal como el VVV, nos brindan la inigualable posibilidad de examinar las regiones más centrales y enrojecidas de la Vía Láctea. La detección y análisis de Miras intrínsecamente muy brillantes en esas regiones nos proporcionarían una excelente herramienta para explorar las propiedades de la Vía Láctea, mucho más allá del bulbo Galáctico. Analizamos fotometría PSF realizada sobre todas las imágenes tomadas en la banda Ks en los 10 campos de VVV que se superponen a la región observada por el relevamiento Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE)-III. Diseñamos un método de búsqueda de candidatas a LPVs, y utilizamos las variables conocidas desde OGLE-III como forma de probarlo. Fueron utilizados en nuestro análisis la estadística de χ 2, asimismo el índice K(f i), que es independiente del flujo. Utilizamos entonces el método de búsqueda de períodos de Lomb-Scargle, análisis de Fourier, ajuste de templates e inspección visual para refinar nuestra muestra y caracterizar las propiedades de las estrellas incluidas en nuestro catálogo. Una muestra final del orden de 200 Miras y candidatas fue así obtenida, con períodos en el rango entre cerca de 80 y 1400 días. Una fracción de las candidatas puede consistir en SRVs. Fueron medidas edades para esas estrellas en base a una reevaluación de las relaciones período-edad disponibles en la literatura. Las Miras en nuestro catálogo incluyen xvi a 18 estrellas que satisfacen los requerimientos para que sean utilizadas como indicadores de distanca confiables y que no se encuentran saturadas en las imágenes en la banda Ks del VVV. Sus distancias fueron obtenidas y discutidas, y varios objetos ubicados más allá del bulbo Galáctico encontrados, algunos de los cuales potencialmente cerca del borde más externo del halo. Por último, presentamos nuestra estrategia para intentar recalibrar la relación períodoedad de las Miras, la que utiliza Miras en cúmulos estelares con edades conocidas. En ese sentido, realizamos una búsqueda por Miras que pudiesen ser miembros de los cúmulos abiertos y globulares ubicados en la misma línea de visión estudiada. Utilizando varios criterios, como distancias, posiciones en el diagrama color-magnitud y diagramas vector point (movimientos propios), concluimos que ninguna de las Miras en nuestro catálogo pertenece a los cúmulos conocidos en esa región del cielo. Actualmente, nos encontramos extendiendo nuestro trabajo a las otras regiones cubiertas por VVV, utilizando en nuestras búsquedas tanto fotometría VVV-PSF (cuando disponible) y fotometría de apertura, esta última tal y como proporcionada por el Cambridge Astronomy Survey Unit. Nuestros primeros resultados serán presentados en el futuro cercano.

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