3.16 Instituto de Astrofísica

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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.
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    A VLT/MUSE galaxy survey towards QSO Q1410 : looking for a WHIM traced by BLAs in inter-cluster filaments
    (2018) Pessa Gutiérrez, Ismael Alejandro; Tejos, Nicolás; Barrientos, Luis Felipe; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
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    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.
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    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
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    Characterizing 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 Astrofísica
    Varios 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).
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    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.
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    Computer simulations of modern cosmic microwave background experiments, and an application to the Cosmology Large Angular Scale Surveyor.
    (2019) Fluxá Rojas, Pedro Antonio; Dünner Planella, Rolando; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
    The study of the Cosmic Microwave Background is one of the corner-stones in the understanding of our universe. In recent years, ground and space born telescope have evidence that the observable universe is well described by a relatively simple model, the ΛCDM model. Ongoing and future experiments aim at going even further than ΛCDM by probing the very first moments of our universe using CMB polarization. Within this polarization field lies a possible signature of inflation, the leading theory that explains why do we observe a flat, isotropic and homogeneous universe. This signal corresponds to primordial B-modes, and its faintness makes its detection a major technical challenge. In this work, we present computer simulations of the CLASS Q-band telescope, one of the four telescopes of the CLASS experiment aiming at characterizing, among other things, primordial B-modes and thus inflation. This work is divided in several chapters. The first two briefly introduce the reader to the general concepts of cosmology and the Cosmic Microwave Background (CMB). The third chapter describes the method used to model the polarizing properties of antennas. Chapter four presents the algorithm and prototype implementation of a new computer simulation code for CMB, which was used to build simulations of the CLASS experiment. Chapter five generally describes the CLASS telescope, and presents the methodology and results from electromagnetic simulations. This work finalizes by presenting the results of an application of the simulation code to CLASS using realistic parameters for its scanning strategy, beams and sky models.
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    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}.
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    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.
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    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.
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    Dusty clumps in circumbinary discs.
    (2019) Poblete Rivera, Pedro Pablo A.; Cuello, Nicolás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
    Protoplanetary discs are structures formed by gas and dust that form during the first stages of the stellar evolution. Protoplanetary discs also are the birthplace of planets, moons, and asteroids like the ones we observe in our Solar System. However, protoplanetary disc structure varies amongst different systems. A good understanding of disc evolution and dynamics is required for a comprehensive view of planet formation. Recent observations have revealed that protoplanetary discs often exhibit cavities and azimuthal asymmetries such as dust traps and clumps. The presence of a stellar binary system in the inner disc regions has been proposed to explain the formation of these structures. In that case, the protoplanetary disc should be reclassified as circumbinary. Here, I study the dust and gas dynamics in circumbinary discs around eccentric and inclined binaries. This is done through two-fluid simulations of circumbinary discs, considering different values of the binary eccentricity and inclination. The simulations are made using phantom; a three-dimensional smoothed particle hydrodynamics code. I find that two kinds of dust structures can form in the disc: a single horseshoe-shaped clump, on top of a similar gaseous over-density; or numerous clumps, distributed along the inner disc rim. The latter features form through the complex interplay between the dust particles and the gaseous spirals caused by the binary. All these clumps survive between one and several tens of orbital periods at the feature location. I show that their evolution strongly depends on the gas–dust coupling and the binary parameters. Interestingly, these asymmetric features could in principle be used to infer or constrain the orbital parameters of a stellar companion — potentially unseen — inside the inner disc cavity. Finally, I apply these findings to the disc around AB Aurigae. The dusty clumps observed in this work suggest that circumbinary discs are promising places to form planetesimals and even planets, contrary to what was previously thought due to high relative velocity among solids.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.
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    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.