Fornecemos uma amostra de 170 Aglomerados Globulares Galácticos (GCs) e analisamos as propriedades de sua distribuição espacial. Utilizando um vasto catálogo de nuvens escuras identificadas, listamos os GCs que estão atrás de uma ou mais delas e que podem estar submetidos a uma extinção mais complexa do que a considerada por mapas de extinção. Valores de incerteza em distância são obtidos da literatura recente e comparados com valores derivados de uma fórmula de propagação de erro. GCs são agrupados de acordo com características inusitadas, tais como idades relativamente jovens ou possível conexão com núcleos de galáxias anãs, de forma que o efeito desses grupos pode ser isolado na distribuição espacial geral. Adicionalmente, computamos o centróide da distribuição de GCs e estudamos como esse se relaciona com a distância ao centro da Galáxia. Considerando que uma formação galáctica via colapso monolítico é supostamente simétrica, investigamos assimetrias e como os valores de incerteza das distâncias as modificam. Velocidades espaciais e um potencial Galáctico são empregados para verificar se quaisquer assimetrias na distribuição espacial são devidas a objetos em movimento coerente, ou se são somente efeitos transientes. / We provide a sample of 170 Galactic Globular Clusters (GCs) and analyse its spatial distribution properties. Using a comprehensive dust cloud catalogue, we list the GCs that are behind one or more identified dust clouds and could be subjected to a more complex extinction curve than extinction catalogues consider. Distance uncertainty values are gathered from recent literature and compared to values derived from an error propagation formula. GCs are grouped according to unusual characteristics, such as relatively young age or possible connection to dwarf galaxy nuclei, so that their effect on the general distribution can be isolated. Additionally, we compute the centroid of the GC distribution and study how it relates to the distance to the centre of the Galaxy. Considering that galactic formation via monolithic collapse is expected to be symmetrical, we probe asymmetries and how distance uncertainty values modify them. Spatial velocities and a Galactic potential are used to verify if any asymmetries in the spatial distribution are due to co-moving objects, or if they are merely transient effects.

Disertacijoje nagrinėjama konvekcijos ir nelokalios termodinaminės pusiausvyros (NLTP) įtaka įvairių cheminių elementų spektro linijų formavimuisi skirtingo metalingumo pagrindinės sekos posūkio taško (PSPT) bei raudonųjų milžinių sekos (RMS) žvaigždžių atmosferose. Konvekcijos įtaka spektro linijų formavimuisi buvo tirima analizuojant cheminių elementų gausos įverčių, gaunamų taikant 3D hidrodinaminius ir 1D hidrostatinius PSPT bei RMS žvaigždžių atmosferų modelius bei lokalios termodinaminės pusiausvyros (LTP) artinį, skirtumus. Gauti rezultatai rodo, jog konvekcijos įtaka C, O, Si, Ti, Fe, and Ni spektro linijų formavimuisi yra didžiausia mažiausio metalingumo PSPT ir RMS žvaigždžių atmosferose, o gausų skirtumai tarp 3D hidrodinaminių ir 1D hidrostatinių modelių prognozuojamų cheminių elementų gausų gali siekti atitinkamai iki –1.1 ir –0.8 dex. 3D hidrodinaminių ir NLTP reiškinių analizė Galaktikos kamuoliniams spiečiams 47 Tuc ir NGC 6752 priklausančių žvaigždžių atmosferose parodė, jog NLTP efektų įtaka deguonies ir natrio spektro linijų formavimuisi šių žvaigždžių atmosferose yra žymiai didesnė už konvekcijos įtaką. Disertacijoje taip pat gauti lengvųjų cheminių elementų (Li, O ir Na) bei bario gausų įverčiai Galaktikos kamuolinių spiečių 47 Tuc ir NGC 6752 žvaigždžių atmosferose, ištirtos cheminių elementų gausų tarpusavo sąsajos, bei aptarti galimi spiečių cheminės raidos scenarijai. / We study the influence of convection and non-local thermodynamic equilibrium (NLTE) on the formation of spectral lines of different chemical elements in the atmospheres of different metallicity main sequence turn-off (MSTO) and red giant branch (RGB) stars. The influence of convection is assessed by analyzing differences in the elemental abundances obtained by using 3D hydrodynamical and 1D hydrostatic stellar model atmospheres of MSTO and RGB stars, within the framework of spectral line formation under the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE). We find that the influence of convection on the formation of spectral lines of C, O, Si, Ti, Fe, and Ni is largest at lowest metallicities, both in the atmospheres of TO and RGB stars: the differences in the abundaces predicted by the 3D hydrodynamical and 1D hydrostatic stellar model atmospheres may reach to –1.1 and –0.8 dex in the TO and RGB stars, respectively. The analysis of 3D hydrodynamical and NLTE effects in the atmospheres of stars that belong to Galactic globular clusters 47 Tuc and NGC 6752 shows that NLTE effects have significantly larger impact on the formation of O and Na spectral lines than the effects related to convection do. Finally, we determine 3D + NLTE abundances of Li, O, Na, and Ba in the atmospheres of TO and RGB in Galactic globular clusters 47 Tuc and NGC 6752, investigate the connections between the abundances of different chemical species, and discuss the possible chemical evolution... [to full text]

We study the influence of convection and non-local thermodynamic equilibrium (NLTE) on the formation of spectral lines of different chemical elements in the atmospheres of different metallicity main sequence turn-off (MSTO) and red giant branch (RGB) stars. The influence of convection is assessed by analyzing differences in the elemental abundances obtained by using 3D hydrodynamical and 1D hydrostatic stellar model atmospheres of MSTO and RGB stars, within the framework of spectral line formation under the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE). We find that the influence of convection on the formation of spectral lines of C, O, Si, Ti, Fe, and Ni is largest at lowest metallicities, both in the atmospheres of TO and RGB stars: the differences in the abundaces predicted by the 3D hydrodynamical and 1D hydrostatic stellar model atmospheres may reach to –1.1 and –0.8 dex in the TO and RGB stars, respectively. The analysis of 3D hydrodynamical and NLTE effects in the atmospheres of stars that belong to Galactic globular clusters 47 Tuc and NGC 6752 shows that NLTE effects have significantly larger impact on the formation of O and Na spectral lines than the effects related to convection do. Finally, we determine 3D + NLTE abundances of Li, O, Na, and Ba in the atmospheres of TO and RGB in Galactic globular clusters 47 Tuc and NGC 6752, investigate the connections between the abundances of different chemical species, and discuss the possible chemical evolution... [to full text] / Disertacijoje nagrinėjama konvekcijos ir nelokalios termodinaminės pusiausvyros (NLTP) įtaka įvairių cheminių elementų spektro linijų formavimuisi skirtingo metalingumo pagrindinės sekos posūkio taško (PSPT) bei raudonųjų milžinių sekos (RMS) žvaigždžių atmosferose. Konvekcijos įtaka spektro linijų formavimuisi buvo tirima analizuojant cheminių elementų gausos įverčių, gaunamų taikant 3D hidrodinaminius ir 1D hidrostatinius PSPT bei RMS žvaigždžių atmosferų modelius bei lokalios termodinaminės pusiausvyros (LTP) artinį, skirtumus. Gauti rezultatai rodo, jog konvekcijos įtaka C, O, Si, Ti, Fe, and Ni spektro linijų formavimuisi yra didžiausia mažiausio metalingumo PSPT ir RMS žvaigždžių atmosferose, o gausų skirtumai tarp 3D hidrodinaminių ir 1D hidrostatinių modelių prognozuojamų cheminių elementų gausų gali siekti atitinkamai iki –1.1 ir –0.8 dex. 3D hidrodinaminių ir NLTP reiškinių analizė Galaktikos kamuoliniams spiečiams 47 Tuc ir NGC 6752 priklausančių žvaigždžių atmosferose parodė, jog NLTP efektų įtaka deguonies ir natrio spektro linijų formavimuisi šių žvaigždžių atmosferose yra žymiai didesnė už konvekcijos įtaką. Disertacijoje taip pat gauti lengvųjų cheminių elementų (Li, O ir Na) bei bario gausų įverčiai Galaktikos kamuolinių spiečių 47 Tuc ir NGC 6752 žvaigždžių atmosferose, ištirtos cheminių elementų gausų tarpusavo sąsajos, bei aptarti galimi spiečių cheminės raidos scenarijai.

Through the cosmic matter cycle, the chemical evolution of the Milky Way is imprinted in the elemental abundance patterns of late-type stars (spectral types F to K). Due to their long lifetimes ( 1 Hubble time), these stars are of particular importance when it comes to studying the build-up of elements during the early times of our Galaxy. The chemical composition of the atmospheric layers of such stars is believed to resemble the gas from which they were formed. However, recent observations in globular clusters seem to contradict this assumption. The observations indicate that processes are at work that alter the surface compositions in these stars. The combined effect of processes responsible for an exchange of material between the stellar interior and atmosphere during the main sequence lifetime of the star, is referred to as atomic diffusion. Yet, the extent to which these processes alter surface abundances is still debated. By comparing abundances in unevolved and evolved stars all drawn from the same stellar population, any surface abundance anomalies can be traced. The anomalies, if found, can be compared to theoretical predictions from stellar structure models including atomic diffusion. Globular clusters provide stellar populations suitable to conduct such a comparison. In this thesis, the results of three independent analyses of two globular clusters, NGC 6752 and M4, at different metallicities are presented. The comparison between observations and models yields constraints on the models and finally a better understanding of the physical processes at work inside stars.

Uma previsão fundamental do cenário L cold dark matter (LCDM) na formação de estruturas é que os halos galácticos de DM do tamanho da Via Láctea (MW) crescem pela acreção de subsistemas menores. Neste contexto, simulações deNcorpos prevêem um número de sub-halos de matéria escura, cujo tamanho e massa são comparáveis às galáxias anãs, que é muito maior do que as galáxias satélites conhecidas. Este é o que se convencionu chamar de problema das satélites faltantes (MSP). A interpretação mais popular do MSP é que os sub-halos de matéria escura menores são extremamente ineficientes na formação de estrelas, o que torna mais difícil detectá-los. Com a chegada dos grandes levantamentos fotométricos, nos últimos anos, a descoberta de uma nova população de galáxias satélites que orbitam a MW fornece evidências empíricas para acreditar que realmente existem várias galáxias pouco luminosas não detectadas ou que simplesmente habitam regiões no céu que ainda não foram observadas. Neste trabalho implementamos um algoritmo estatístico eficiente para detectar subestruturas ultra fracas da MW. O código, chamado SPARSEX, foi testado e otimizado usando um conjunto de objetos estelares previamente identificados nos dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), conseguindo recuperar todos os objetos com sucesso. Além disso, a aplicação do algoritmo aos dados dos dois primeiro anos do Dark Energy Survey (DES) deu como resultado centenas de candidatos a sistemas estelares. Dezessete sistemas estelares detectados em comum com outras técnicas de busca por subestruturas, implementadas dentro do grupo de colaboração do DES, foram publicados em três artigos em 2015. Um dos candidatos publicados é o aglomerado estelar DES 1. DES1 foi detectado pelo código SPARSEX com uma alta significância estatística e aparece nas imagens do DES como uma concentração compacta de fontes pontuais azuis. O sistema estelar é consistente com uma população velha e pobre em metal. Assumindo dois diferentes perfis de densidade, os quais permitem estimar a probabilidade de que cada estrela realmente pertença ao sistema, determinamos uma distância heliocêntrica e uma magnitude absoluta total num intervalo de 77.6—87.1 kpc e 3.00 . MV . 2.21, respectivamente. O raio à meia-luz desse objeto, rh 9.88 pc, e a luminosidade são consistentes com um aglomerado estelar de baixa luminosidade do halo externo. DES1 também é x alongado (e 0.6), o que faz supor que este objeto está em estágio avançado de dissolução. Mais tarde, através de uma cuidadosa reanálise de nossos resultados, dois novos candidatos foram detectados, DES J01111341 e DES J0225+0304. Os candidatos estão localizados a uma distância heliocêntrica de 25 kpc e parecem também estar dominados por populações estelares velhas e pobres em metais. Suas distâncias ao plano orbital da galáxia anã de Sagitário, 1.73 kpc (DES J01111341) e 0.50 kpc (DES J0225+0304), indicam que eles estão possivelmente associados com a corrente da anã de Sagitário. O raio à meia-luz (rh ' 4.55 pc) e a luminosidade (MV ' +0.3) de DES J01111341 são consistentes com um aglomerado estelar ultra fraco, enquanto o raio à meia-luz (rh ' 18.55 pc) e a luminosidade (MV ' 1.1) de DES J0225+0304 colocam este objeto em uma região ambígua do plano tamanho-luminosidade entre aglomerados estelares e galáxias anãs. Determinações dos parâmetros característicos da corrente de Sagitário, tais como o espalhamento de metalicidade (2.18 . [Fe/H] . 0.95) e o gradiente de distância (23 kpc . D . 29 kpc), dentro da área amostrada do DES no hemisfério sul, também indicam uma possível associação com estes sistemas. Se esses objetos forem confirmados através de follow-up espectroscópico como sistemas ligados gravitacionalmente e compartilharem uma trajetoria Galáctica com a corrente de Sagitário, DES J01111341 e DES J0225+0304 seriam os primeiros sistemas estelares ultra fracos associados com tal corrente. Recentemente, nós reportamos a descoberta de um novo aglomerado estelar, DES 3. O novo sistema foi detectado como uma sobredensidade estelar nos dados do primeiro ano do DES e confirmado com follow-up fotométrico obtido com o Southerm Astrophysical Research (SOAR) Telecope. Nós determinamos que DES 3 está localizado a uma distância heliocêntrica de 76 kpc e é dominado por uma população velha (' 9.8Ganos) e pobre em metal ([Fe/H] ' 1.88). Embora os valores de idade e metalicidade de DES 3 são semelhantes aos aglomerados globulares, o seu raio à meia-luz (rh 6.5 pc) e a luminosidade (MV 1.9) são mais indicativos de um aglomerados estelar fraco. Com base no tamanho angular aparente, o DES 3, com um valor de rh 0.03, está entre os menores aglomerados estelares fracos conhecidos até à data. Estas novas detecções indicam que o censo de satélites da MW é ainda incompleto. A identificação e estudo de novos satélites em futuros surveys, como por exemplo o Large Synoptic Survey Telescope (LSST) será crucial para a nossa compreensão das subestruturas existentes no halo Galáctico e a evolução da Galáxia como um todo. / A fundamental prediction of the L cold dark matter (LCDM) scenario of structure formation is that galactic DM haloes of the size of the Milky Way (MW) grow by the accretion of smaller sub-systems. In this context, Nbody simulations predict a number of dark matter subhalos, with size and mass comparable to dwarf galaxies, but which is much larger than currently known satellite galaxies. This is what is conventionally called the missing satellites problem (MSP). The most popular interpretation of the MSP is that the smaller dark matter subhalos are extremely inefficient in star formation, making it more difficult to detect them. With the arrival of large photometric surveys, in recent years, the discovery of a new population of satellite galaxies orbiting the MW provides empirical evidence to believe that there are actually several low luminosity galaxies that were not yet detected or that simply inhabit regions in the sky that have not yet been observed. In this work we present an efficient statistical algorithm to detect ultra-faint MW substructures. The code, called SPARSEX, was tested and optimized using a set of stellar objects previously identified in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) data. It has detected successfully all known objects. In addition, the algorithm was applied on the first two years of Dark Energy Survey (DES) data, resulting in hundreds of stellar system candidates. Seventeen stellar systems detected in common with other substructure search techniques implemented within the DES collaboration were published in three papers in 2015. In particular, one published candidate is a star cluster, DES 1. DES 1 was detected by the SPARSEX code with high statistical significance and appears in DES images as a compact concentration of blue point sources. The stellar system is consistent with being dominated by an old and metal-poor population. Assuming two different density profiles, based on which we may evaluate a membership probability for each star, we determined a heliocentric distance and total absolute magnitude in the ranges of 77.6—87.1 kpc and 3.00 . MV . 2.21, respectively. The half-light radius of this object, rh 9.88 pc, and luminosity are consistent with a low-mass halo star cluster. DES1 is also elongated (e 0.6), which suggests that this object is in advanced stage of dissolution. Later, through a careful reanalysis of our results, two new candidates were detected, DES J01111341 e DES J0225+0304. The candidates are located at a heliocentric xii distance of 25 kpc and appear to have old and metal-poor populations as well. Their distances to the Sagittarius dwarf orbital plane, 1.73 kpc (DES J01111341) and 0.50 kpc (DES J0225+0304), indicate that they are possibly associated with the Sagittarius dwarf stream. The half-light radius (rh ' 4.55 pc) and luminosity (MV ' +0.3) of DES J01111341 are consistent with it being an ultra-faint star cluster, while the half-light radius (rh ' 18.55 pc) and luminosity (MV ' 1.1) of DES J0225+0304 place it in an ambiguous region of size-luminosity space between star clusters and dwarf galaxies. Determinations of the characteristic parameters of the Sagittarius stream, such as its metallicity spread (2.18 . [Fe/H] . 0.95) and distance gradient (23 kpc . D . 29 kpc), within the DES footprint in the Southern hemisphere, also indicate a possible association with these systems. If theses objects are confirmed through spectroscopic follow-up to be gravitationally bound systems and to share a Galactic trajectory with the Sagittarius stream, DES J01111341 and DES J0225+0304 would be the first ultra-faint stellar systems associated with the Sagittarius stream. Recently, we reported the discovery of a new star cluster, DES 3. The new system was detected as a stellar overdensity in first-year DES data, and confirmed with deeper photometry from the Southern Astrophysical Research (SOAR) telescope. We determine that DES 3 is located at a heliocentric distance of 76 kpc and it is dominated by an old (' 9.8 Gyr) and metal-poor ([Fe/H] ' 1.88) population. While the age and metallicity values of DES 3 are similar to globular clusters, its half-light radius (rh 6.5 pc) and luminosity (MV 1.9) are more indicative of faint star clusters. Based on the apparent angular size, DES 3, with a value of rh 0.03, is among the smallest faint star clusters known to date. These new detections indicate that the MW satellites census is still incomplete. The identification and study of new satellites in future surveys, such as the Large Synoptic Survey Telescope (LSST), will be crucial to our understanding of substructures in the Galactic halo and the evolution of the Galaxy as a whole.

Fornecemos uma amostra de 170 Aglomerados Globulares Galácticos (GCs) e analisamos as propriedades de sua distribuição espacial. Utilizando um vasto catálogo de nuvens escuras identificadas, listamos os GCs que estão atrás de uma ou mais delas e que podem estar submetidos a uma extinção mais complexa do que a considerada por mapas de extinção. Valores de incerteza em distância são obtidos da literatura recente e comparados com valores derivados de uma fórmula de propagação de erro. GCs são agrupados de acordo com características inusitadas, tais como idades relativamente jovens ou possível conexão com núcleos de galáxias anãs, de forma que o efeito desses grupos pode ser isolado na distribuição espacial geral. Adicionalmente, computamos o centróide da distribuição de GCs e estudamos como esse se relaciona com a distância ao centro da Galáxia. Considerando que uma formação galáctica via colapso monolítico é supostamente simétrica, investigamos assimetrias e como os valores de incerteza das distâncias as modificam. Velocidades espaciais e um potencial Galáctico são empregados para verificar se quaisquer assimetrias na distribuição espacial são devidas a objetos em movimento coerente, ou se são somente efeitos transientes. / We provide a sample of 170 Galactic Globular Clusters (GCs) and analyse its spatial distribution properties. Using a comprehensive dust cloud catalogue, we list the GCs that are behind one or more identified dust clouds and could be subjected to a more complex extinction curve than extinction catalogues consider. Distance uncertainty values are gathered from recent literature and compared to values derived from an error propagation formula. GCs are grouped according to unusual characteristics, such as relatively young age or possible connection to dwarf galaxy nuclei, so that their effect on the general distribution can be isolated. Additionally, we compute the centroid of the GC distribution and study how it relates to the distance to the centre of the Galaxy. Considering that galactic formation via monolithic collapse is expected to be symmetrical, we probe asymmetries and how distance uncertainty values modify them. Spatial velocities and a Galactic potential are used to verify if any asymmetries in the spatial distribution are due to co-moving objects, or if they are merely transient effects.

O objetivo desta tese é analisar aspectos do sistema de satélites da Via Láctea de relevância cosmológica. Dentre estes aspectos destacam-se dois: o censo de satélites da Galáxia – onde constata-se que a quantidade destes objetos é muito inferior ao predito por modelos cosmológicos do tipo Matéria Escura Fria – e a frequência anômala de satélites luminosos, como a Pequena e Grande Nuvem de Magalhães (SMC e LMC respectivamente). Além disso, a determinação dos parâmetros estruturais da LMC pode impor vínculos a sua formação, histórico orbital e sobre a massa de nossa Galáxia. Neste trabalho é desenvolvida uma técnica de busca por satélites da Via Láctea. Esta técnica foi otimizada para utilizar dados da nova geração de grandes surveys de maneira eficiente. Este código, o FindSat, foi validado em uma amostra de galáxias anãs conhecidas e se mostrou eficiente em detectar as galáxias anãs mais tênues de que se tem registro. A aplicação desse código a uma região do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ainda não explorada nesse sentido revelou uma série de candidatos a novos satélites. Foram selecionados os candidatos mais promissores para observação de follow-up. Estas observações revelaram que um destes candidatos é de fato um novo satélite da Via Láctea. Este novo objeto é muito provavelmente um aglomerado globular do halo em estágio avançado de dissolução, porém, seu tamanho e magnitude integrada colocamno em um domínio limítrofe entre aglomerado e galáxia anã. Através da cuidadosa análise dos demais candidatos, constatou-se que nenhum outro é de fato um novo satélite da Galáxia. Além disso, foi realizado o estudo do perfil de densidade e geometria da LMC. Este estudo utilizou dados de verificação científica do Dark Energy Survey (DES). Constatase que o perfil de densidades para estrelas jovens (< 3 Gyr) possui um raio de escala cerca de 50% menor que o da população velha (> 3 Gyr), favorecendo o cenário de formação tipo outside-in. O estudo da extensão da componente estelar da LMC revela um raio de maré de cerca de 18 kpc, permitindo o cálculo da massa dinâmica total da LMC. O valor de massa obtido favorece a hipótese onde as Nuvens de Magalhães estariam por sua primeira passagem pelo perigaláctico. Além disso, a distância heliocêntrica e espessura do disco da LMC foram determinadas utilizando estrelas do Red Clump (RC). Notou-se que regiões no extremo norte da LMC estão sistematicamente mais próximas de nós do que o esperado, este efeito evidencia o warp no disco dessa galáxia. Observou-se que a espessura do disco aumenta na periferia da LMC, caracterizando o fenômeno de flare. O aumento na espessura juntamente com a maior extensão da população velha da LMC é interpretado como a presença de dois componentes discoidais. Esta é a primeira evidência desse tipo baseada apenas em métodos de contagem de estrelas. / The goal of this thesis is to analyse comologically relevant aspects of the Milky Way (MW) satellite system. Among these we may highlight two: the census of MW satellites – where the observed number of these objects is much less than what is expected by Cold Dark Matter (CDM) models – and the anomalous frequency of luminous satellites, such as the Small and Large Magellanic Clouds (SMC and LMC respectively). Besides the cosmological importance of the Clouds, the determination of its structural parameters may help to constraint models for their formation, orbital history, and ultimately the mass assembly in our Galaxy. In this work a technique to search newMWsatellites is developed. This technique was optimized to run efficiently on large datasets, such as the ones being generated by the new generation of surveys. The code, FindSat was validated in a sample of well known MW satellites and has proven to be well succeeded even for the most faint of these objects. The application of this code to an unexplored region of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) revealed a large amount of new dwarf galaxy candidates, some of which where selected for follow-up observation. These observations led to the discovery of a new MW satellite. This new object is most likely a globular cluster in an extreme stage of dissolution. However, its integrated magnitude and size makes it difficult to discern it from a dwarf galaxy. By a careful analysis of the remaining candidates, it was shown that no other new satellite was in the sample. The density profile and geometry of the LMC was also analysed. This study used the recent science verification data from the Dark Energy Survey (DES). It was found that the density profile for young stars (< 3 Gyr) has a scale radius 50% smaller when compared to the one obtained for older stars (> 3 Gyr). This result favours the outsidein galaxy formation scenario. The total extension of the LMC stellar component was measured, allowing the estimate of a truncation radius of about 18 kpc. Assuming that this truncation has tidal origins the dynamical mass of the LMC is inferred. The mass value found favours the case for the first perigalactic passage of the Clouds. Besides that, the heliocentric distance and thickness of the LMC disk was determined using Red Clump (RC) stars. Evidence for warp was found in the North edge of the LMC, in the sense that the disk is systematically more distance than expected. While the thickness of the disk increases towards the outer parts of the LMC, which is a phenomena known as flare. This effect joined with the fact that the older LMC stellar population is more extended, favours the presence of two disk components in this galaxy. This is the first evidence of this kind based only on star counts.

Fornecemos uma amostra de 170 Aglomerados Globulares Galácticos (GCs) e analisamos as propriedades de sua distribuição espacial. Utilizando um vasto catálogo de nuvens escuras identificadas, listamos os GCs que estão atrás de uma ou mais delas e que podem estar submetidos a uma extinção mais complexa do que a considerada por mapas de extinção. Valores de incerteza em distância são obtidos da literatura recente e comparados com valores derivados de uma fórmula de propagação de erro. GCs são agrupados de acordo com características inusitadas, tais como idades relativamente jovens ou possível conexão com núcleos de galáxias anãs, de forma que o efeito desses grupos pode ser isolado na distribuição espacial geral. Adicionalmente, computamos o centróide da distribuição de GCs e estudamos como esse se relaciona com a distância ao centro da Galáxia. Considerando que uma formação galáctica via colapso monolítico é supostamente simétrica, investigamos assimetrias e como os valores de incerteza das distâncias as modificam. Velocidades espaciais e um potencial Galáctico são empregados para verificar se quaisquer assimetrias na distribuição espacial são devidas a objetos em movimento coerente, ou se são somente efeitos transientes. / We provide a sample of 170 Galactic Globular Clusters (GCs) and analyse its spatial distribution properties. Using a comprehensive dust cloud catalogue, we list the GCs that are behind one or more identified dust clouds and could be subjected to a more complex extinction curve than extinction catalogues consider. Distance uncertainty values are gathered from recent literature and compared to values derived from an error propagation formula. GCs are grouped according to unusual characteristics, such as relatively young age or possible connection to dwarf galaxy nuclei, so that their effect on the general distribution can be isolated. Additionally, we compute the centroid of the GC distribution and study how it relates to the distance to the centre of the Galaxy. Considering that galactic formation via monolithic collapse is expected to be symmetrical, we probe asymmetries and how distance uncertainty values modify them. Spatial velocities and a Galactic potential are used to verify if any asymmetries in the spatial distribution are due to co-moving objects, or if they are merely transient effects.

Uma previsão fundamental do cenário L cold dark matter (LCDM) na formação de estruturas é que os halos galácticos de DM do tamanho da Via Láctea (MW) crescem pela acreção de subsistemas menores. Neste contexto, simulações deNcorpos prevêem um número de sub-halos de matéria escura, cujo tamanho e massa são comparáveis às galáxias anãs, que é muito maior do que as galáxias satélites conhecidas. Este é o que se convencionu chamar de problema das satélites faltantes (MSP). A interpretação mais popular do MSP é que os sub-halos de matéria escura menores são extremamente ineficientes na formação de estrelas, o que torna mais difícil detectá-los. Com a chegada dos grandes levantamentos fotométricos, nos últimos anos, a descoberta de uma nova população de galáxias satélites que orbitam a MW fornece evidências empíricas para acreditar que realmente existem várias galáxias pouco luminosas não detectadas ou que simplesmente habitam regiões no céu que ainda não foram observadas. Neste trabalho implementamos um algoritmo estatístico eficiente para detectar subestruturas ultra fracas da MW. O código, chamado SPARSEX, foi testado e otimizado usando um conjunto de objetos estelares previamente identificados nos dados do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), conseguindo recuperar todos os objetos com sucesso. Além disso, a aplicação do algoritmo aos dados dos dois primeiro anos do Dark Energy Survey (DES) deu como resultado centenas de candidatos a sistemas estelares. Dezessete sistemas estelares detectados em comum com outras técnicas de busca por subestruturas, implementadas dentro do grupo de colaboração do DES, foram publicados em três artigos em 2015. Um dos candidatos publicados é o aglomerado estelar DES 1. DES1 foi detectado pelo código SPARSEX com uma alta significância estatística e aparece nas imagens do DES como uma concentração compacta de fontes pontuais azuis. O sistema estelar é consistente com uma população velha e pobre em metal. Assumindo dois diferentes perfis de densidade, os quais permitem estimar a probabilidade de que cada estrela realmente pertença ao sistema, determinamos uma distância heliocêntrica e uma magnitude absoluta total num intervalo de 77.6—87.1 kpc e 3.00 . MV . 2.21, respectivamente. O raio à meia-luz desse objeto, rh 9.88 pc, e a luminosidade são consistentes com um aglomerado estelar de baixa luminosidade do halo externo. DES1 também é x alongado (e 0.6), o que faz supor que este objeto está em estágio avançado de dissolução. Mais tarde, através de uma cuidadosa reanálise de nossos resultados, dois novos candidatos foram detectados, DES J01111341 e DES J0225+0304. Os candidatos estão localizados a uma distância heliocêntrica de 25 kpc e parecem também estar dominados por populações estelares velhas e pobres em metais. Suas distâncias ao plano orbital da galáxia anã de Sagitário, 1.73 kpc (DES J01111341) e 0.50 kpc (DES J0225+0304), indicam que eles estão possivelmente associados com a corrente da anã de Sagitário. O raio à meia-luz (rh ' 4.55 pc) e a luminosidade (MV ' +0.3) de DES J01111341 são consistentes com um aglomerado estelar ultra fraco, enquanto o raio à meia-luz (rh ' 18.55 pc) e a luminosidade (MV ' 1.1) de DES J0225+0304 colocam este objeto em uma região ambígua do plano tamanho-luminosidade entre aglomerados estelares e galáxias anãs. Determinações dos parâmetros característicos da corrente de Sagitário, tais como o espalhamento de metalicidade (2.18 . [Fe/H] . 0.95) e o gradiente de distância (23 kpc . D . 29 kpc), dentro da área amostrada do DES no hemisfério sul, também indicam uma possível associação com estes sistemas. Se esses objetos forem confirmados através de follow-up espectroscópico como sistemas ligados gravitacionalmente e compartilharem uma trajetoria Galáctica com a corrente de Sagitário, DES J01111341 e DES J0225+0304 seriam os primeiros sistemas estelares ultra fracos associados com tal corrente. Recentemente, nós reportamos a descoberta de um novo aglomerado estelar, DES 3. O novo sistema foi detectado como uma sobredensidade estelar nos dados do primeiro ano do DES e confirmado com follow-up fotométrico obtido com o Southerm Astrophysical Research (SOAR) Telecope. Nós determinamos que DES 3 está localizado a uma distância heliocêntrica de 76 kpc e é dominado por uma população velha (' 9.8Ganos) e pobre em metal ([Fe/H] ' 1.88). Embora os valores de idade e metalicidade de DES 3 são semelhantes aos aglomerados globulares, o seu raio à meia-luz (rh 6.5 pc) e a luminosidade (MV 1.9) são mais indicativos de um aglomerados estelar fraco. Com base no tamanho angular aparente, o DES 3, com um valor de rh 0.03, está entre os menores aglomerados estelares fracos conhecidos até à data. Estas novas detecções indicam que o censo de satélites da MW é ainda incompleto. A identificação e estudo de novos satélites em futuros surveys, como por exemplo o Large Synoptic Survey Telescope (LSST) será crucial para a nossa compreensão das subestruturas existentes no halo Galáctico e a evolução da Galáxia como um todo. / A fundamental prediction of the L cold dark matter (LCDM) scenario of structure formation is that galactic DM haloes of the size of the Milky Way (MW) grow by the accretion of smaller sub-systems. In this context, Nbody simulations predict a number of dark matter subhalos, with size and mass comparable to dwarf galaxies, but which is much larger than currently known satellite galaxies. This is what is conventionally called the missing satellites problem (MSP). The most popular interpretation of the MSP is that the smaller dark matter subhalos are extremely inefficient in star formation, making it more difficult to detect them. With the arrival of large photometric surveys, in recent years, the discovery of a new population of satellite galaxies orbiting the MW provides empirical evidence to believe that there are actually several low luminosity galaxies that were not yet detected or that simply inhabit regions in the sky that have not yet been observed. In this work we present an efficient statistical algorithm to detect ultra-faint MW substructures. The code, called SPARSEX, was tested and optimized using a set of stellar objects previously identified in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) data. It has detected successfully all known objects. In addition, the algorithm was applied on the first two years of Dark Energy Survey (DES) data, resulting in hundreds of stellar system candidates. Seventeen stellar systems detected in common with other substructure search techniques implemented within the DES collaboration were published in three papers in 2015. In particular, one published candidate is a star cluster, DES 1. DES 1 was detected by the SPARSEX code with high statistical significance and appears in DES images as a compact concentration of blue point sources. The stellar system is consistent with being dominated by an old and metal-poor population. Assuming two different density profiles, based on which we may evaluate a membership probability for each star, we determined a heliocentric distance and total absolute magnitude in the ranges of 77.6—87.1 kpc and 3.00 . MV . 2.21, respectively. The half-light radius of this object, rh 9.88 pc, and luminosity are consistent with a low-mass halo star cluster. DES1 is also elongated (e 0.6), which suggests that this object is in advanced stage of dissolution. Later, through a careful reanalysis of our results, two new candidates were detected, DES J01111341 e DES J0225+0304. The candidates are located at a heliocentric xii distance of 25 kpc and appear to have old and metal-poor populations as well. Their distances to the Sagittarius dwarf orbital plane, 1.73 kpc (DES J01111341) and 0.50 kpc (DES J0225+0304), indicate that they are possibly associated with the Sagittarius dwarf stream. The half-light radius (rh ' 4.55 pc) and luminosity (MV ' +0.3) of DES J01111341 are consistent with it being an ultra-faint star cluster, while the half-light radius (rh ' 18.55 pc) and luminosity (MV ' 1.1) of DES J0225+0304 place it in an ambiguous region of size-luminosity space between star clusters and dwarf galaxies. Determinations of the characteristic parameters of the Sagittarius stream, such as its metallicity spread (2.18 . [Fe/H] . 0.95) and distance gradient (23 kpc . D . 29 kpc), within the DES footprint in the Southern hemisphere, also indicate a possible association with these systems. If theses objects are confirmed through spectroscopic follow-up to be gravitationally bound systems and to share a Galactic trajectory with the Sagittarius stream, DES J01111341 and DES J0225+0304 would be the first ultra-faint stellar systems associated with the Sagittarius stream. Recently, we reported the discovery of a new star cluster, DES 3. The new system was detected as a stellar overdensity in first-year DES data, and confirmed with deeper photometry from the Southern Astrophysical Research (SOAR) telescope. We determine that DES 3 is located at a heliocentric distance of 76 kpc and it is dominated by an old (' 9.8 Gyr) and metal-poor ([Fe/H] ' 1.88) population. While the age and metallicity values of DES 3 are similar to globular clusters, its half-light radius (rh 6.5 pc) and luminosity (MV 1.9) are more indicative of faint star clusters. Based on the apparent angular size, DES 3, with a value of rh 0.03, is among the smallest faint star clusters known to date. These new detections indicate that the MW satellites census is still incomplete. The identification and study of new satellites in future surveys, such as the Large Synoptic Survey Telescope (LSST), will be crucial to our understanding of substructures in the Galactic halo and the evolution of the Galaxy as a whole.

O objetivo desta tese é analisar aspectos do sistema de satélites da Via Láctea de relevância cosmológica. Dentre estes aspectos destacam-se dois: o censo de satélites da Galáxia – onde constata-se que a quantidade destes objetos é muito inferior ao predito por modelos cosmológicos do tipo Matéria Escura Fria – e a frequência anômala de satélites luminosos, como a Pequena e Grande Nuvem de Magalhães (SMC e LMC respectivamente). Além disso, a determinação dos parâmetros estruturais da LMC pode impor vínculos a sua formação, histórico orbital e sobre a massa de nossa Galáxia. Neste trabalho é desenvolvida uma técnica de busca por satélites da Via Láctea. Esta técnica foi otimizada para utilizar dados da nova geração de grandes surveys de maneira eficiente. Este código, o FindSat, foi validado em uma amostra de galáxias anãs conhecidas e se mostrou eficiente em detectar as galáxias anãs mais tênues de que se tem registro. A aplicação desse código a uma região do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ainda não explorada nesse sentido revelou uma série de candidatos a novos satélites. Foram selecionados os candidatos mais promissores para observação de follow-up. Estas observações revelaram que um destes candidatos é de fato um novo satélite da Via Láctea. Este novo objeto é muito provavelmente um aglomerado globular do halo em estágio avançado de dissolução, porém, seu tamanho e magnitude integrada colocamno em um domínio limítrofe entre aglomerado e galáxia anã. Através da cuidadosa análise dos demais candidatos, constatou-se que nenhum outro é de fato um novo satélite da Galáxia. Além disso, foi realizado o estudo do perfil de densidade e geometria da LMC. Este estudo utilizou dados de verificação científica do Dark Energy Survey (DES). Constatase que o perfil de densidades para estrelas jovens (< 3 Gyr) possui um raio de escala cerca de 50% menor que o da população velha (> 3 Gyr), favorecendo o cenário de formação tipo outside-in. O estudo da extensão da componente estelar da LMC revela um raio de maré de cerca de 18 kpc, permitindo o cálculo da massa dinâmica total da LMC. O valor de massa obtido favorece a hipótese onde as Nuvens de Magalhães estariam por sua primeira passagem pelo perigaláctico. Além disso, a distância heliocêntrica e espessura do disco da LMC foram determinadas utilizando estrelas do Red Clump (RC). Notou-se que regiões no extremo norte da LMC estão sistematicamente mais próximas de nós do que o esperado, este efeito evidencia o warp no disco dessa galáxia. Observou-se que a espessura do disco aumenta na periferia da LMC, caracterizando o fenômeno de flare. O aumento na espessura juntamente com a maior extensão da população velha da LMC é interpretado como a presença de dois componentes discoidais. Esta é a primeira evidência desse tipo baseada apenas em métodos de contagem de estrelas. / The goal of this thesis is to analyse comologically relevant aspects of the Milky Way (MW) satellite system. Among these we may highlight two: the census of MW satellites – where the observed number of these objects is much less than what is expected by Cold Dark Matter (CDM) models – and the anomalous frequency of luminous satellites, such as the Small and Large Magellanic Clouds (SMC and LMC respectively). Besides the cosmological importance of the Clouds, the determination of its structural parameters may help to constraint models for their formation, orbital history, and ultimately the mass assembly in our Galaxy. In this work a technique to search newMWsatellites is developed. This technique was optimized to run efficiently on large datasets, such as the ones being generated by the new generation of surveys. The code, FindSat was validated in a sample of well known MW satellites and has proven to be well succeeded even for the most faint of these objects. The application of this code to an unexplored region of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) revealed a large amount of new dwarf galaxy candidates, some of which where selected for follow-up observation. These observations led to the discovery of a new MW satellite. This new object is most likely a globular cluster in an extreme stage of dissolution. However, its integrated magnitude and size makes it difficult to discern it from a dwarf galaxy. By a careful analysis of the remaining candidates, it was shown that no other new satellite was in the sample. The density profile and geometry of the LMC was also analysed. This study used the recent science verification data from the Dark Energy Survey (DES). It was found that the density profile for young stars (< 3 Gyr) has a scale radius 50% smaller when compared to the one obtained for older stars (> 3 Gyr). This result favours the outsidein galaxy formation scenario. The total extension of the LMC stellar component was measured, allowing the estimate of a truncation radius of about 18 kpc. Assuming that this truncation has tidal origins the dynamical mass of the LMC is inferred. The mass value found favours the case for the first perigalactic passage of the Clouds. Besides that, the heliocentric distance and thickness of the LMC disk was determined using Red Clump (RC) stars. Evidence for warp was found in the North edge of the LMC, in the sense that the disk is systematically more distance than expected. While the thickness of the disk increases towards the outer parts of the LMC, which is a phenomena known as flare. This effect joined with the fact that the older LMC stellar population is more extended, favours the presence of two disk components in this galaxy. This is the first evidence of this kind based only on star counts.