Aplicação de um método estatístico para detecção de populações estelares

Abstract

O estudo em detalhe do processo de evolução e formação da Via Láctea cobre diversos aspectos astrofísicos e necessita de observações fotométricas e espectroscópicas profundas e em grandes volumes Galácticos. Um mecanismo importante proposto para a evolução das galáxias é a acreção de matéria por atração gravitacional, ou seja, pequenas estruturas estelares entram em órbita ou são completamente fundidas à nossa Galáxia ao longo de sua história. Grandes levantamentos fotométricos, como o Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e o Dark Energy Survey (DES), vêm nos dando a oportunidade de detectar e fazer um censo dessas estruturas estelares que ainda se encontram nos limites da Via Láctea, o halo Galáctico. Inspirados por essas questões e pelos recentes levantamentos fotométricos, desenvolvemos o algoritmo SparSEx, um método para detecção de novas subestruturas estelares. O método é uma combinação da técnica de matched filter com um simulador de populações estelares simples e um detector sistemático de sobredensidades. O método foi validado pela busca de subestruturas já conhecidas, tais como aglomerados estelares, galáxias anãs e correntes estelares, em regiões cobertas pelo Baryon Oscillation Spectroscopy Survey (BOSS) e pelo SDSS. Nós recuperamos com sucesso todos os aglomerados e anãs conhecidas com alta significância, além de também recuperarmos a cauda de maré da galáxia anã de Sagitário. Após a validação do método, aplicamos o algoritmo aos dados dos dois primeiros anos do DES, materializados pelos catálogos de uso interno chamados respectivamente de Y1A1 e Y2Q1. Essa aplicação nos revelou 17 candidatos a galáxias anãs nunca antes detectados. Muitas dessas subestruturas estão próximas do sistema de Magalhães e têm baixa luminosidade. Esses resultados, obtidos em conjunto com colaboração do DES, foram publicados em fevereiro e agosto deste ano. Esperamos que o algoritmo SparSEx possa ser usado em dados futuros do DES e também em novos levantamentos fotométricos, como, por exemplo, o Large Synoptic Survey Telescope, aumentando nosso conhecimento e acurácia sobre as subestruturas existentes no halo Galáctico e, por conseguinte, nosso conhecimento sobre a evolução da Via Láctea.

The detailed study of the Milk Way process of formation and evolution covers a wide range of astrophysical aspects and needs deep photometric and spectroscopic observations on large Galactic volumes. A suggested important mechanism for the evolution of galaxies is through the matter accretion due to gravitational attraction. In other words, small stellar structures come into orbiting or are completely consumed by our Galaxy on the course of its history. Wide photometric surveys, such as Sloan Digital Survey (SDSS) and the Dark Energy Survey (DES), give us the new opportunity to detect and complete the census of these stellar structures that are still in the limits of the Milk Way, in the Galactic halo. Inspired by these questions and by the recent photometric surveys, we developed the SparSEx algorithm, a method for detecting new stellar substructures. The method is a combination of the matched filter technique with a simulator of simple stellar population and a systematic detector of over-densities. The method was validated by the search for known substructures, as globular clusters, dwarf galaxies and stellar streams, on regions covered by the Baryon Oscillation Spectroscopy Survey (BOSS) and by SDSS. We successfully recover all the known globular clusters and dwarf galaxies with high significance. We also recovered the Sagittarius dwarf stellar stream. After the method validation, we applied the algorithm to the data of the two first years of DES, which are contained in the internal collaboration called respectively by Y1A1 and Y2Q1. This application revealed 17 dwarf galaxy candidates never detected before. Many of these substructure are near the Magellanic Clouds, and are poorly populated. These results, which were obtained by our method and also by other methods inside the DES collaboration, were published in February and August of this year. We hope that the SparSEx algorithm can be used on future data from DES and also new photometric surveys, like, for example, the Large Synoptic Survey Telescope. This will increase our knowledge and accuracy about the existing substructures that are located in the Galactic halo, and therefore our knowledge about the Milk way evolution.