Multi-band galaxy surveys

Abstract

Esta tesis de doctorado abarca el uso de cartografiados astronómicos recientes y de técnicas estadísticas avanzadas para responder a preguntas acerca de la composición de galaxias, siguiendo dos perspectivas diferentes: la instrumentación necesaria para obtener los datos y el desarrollo de una herramienta estadística que permita convertir los datos observados en propiedades físicas de galaxias.

Comenzamos contextualizando sobre los cartografiados extragalácticos más grandes hasta la fecha y cómo influyeron en los tres cartografiados estudiados en esta tesis: S-PLUS, ALHAMBRA y J-PAS.

En la primera parte de este trabajo nos centramos en S-PLUS, un cartografiado del Universo Local que comenzó a principios de $2017$ para estudiar galaxias cercanas utilizando $12$ bandas con un telescopio de $80$ cm. Su diseño, instalación, y puesta en funcionamento tuvo lugar en el transcurso de esta tesis en la que describimos tanto el hardware como el software utilizado, así como su autonomía para realizar el cartografiado del cielo cada noche.

En la segunda parte de este trabajo, nos centramos en los datos obtenidos por otros dos cartografiados de varias bandas: ALHAMBRA y J-PAS. El cartografiado ALHAMBRA, que completó el mapeado de $3$ deg$^2$ con $20$ filtros ópticos de banda media en $2014$, fproporcionó los datos fotométricos y redshifts (photo-$z$s) utilizados en este trabajo. Los estudios realizados con ALHAMBRA abrirán el camino para explorar los datos de su sucesor, J-PAS, que comenzará el próximo año a mapear el cielo septentrional con un conjunto de $56$ filtros estrechos.

Mostramos cómo realizamos la estimación de los photo-z en el Universo mediante estadística bayesiana, describiendo la posición de las galaxias no mediante un simple punto, si no a través de una función de distribución de probabilidad (FDP). En este contexto, desarrollamos un método para estimar las propiedades de las galaxias utilizando los modelos de FDPs generadas por códigos de photo-$z$, por ejemplo, el código BPZ. Aplicamos este método para ajustar los modelos de photo-$z$ con los modelos de poblaciones estelares compuestas, o $\tau$-models. El resultado de estos ajustes se utiliza, combinando con las FDPs de ALHAMBRA, para estimar las propiedades estelares de las galaxias, como la edad media, extinción y masa estelar. Las FDPs de la masa se utilizan para estimar la función de masa estelar para diferentes intervalos de $z$.

Las edades obtenidas, masas estelares y las funciones de masa estelar muestran una tendencia que apunta a galaxies más azules y, por tanto, menos masivas que las esperadas. Discutimos esta falta de galaxias masivas, y la solución propuesta pasa por un cambio en los modelos de photo-$z$ para que sean más realistas a la vez que mantienen la deseada precisión de los photo-$z$.