En esta tesis presentamos los resultados de una búsqueda sistemática, profunda y de alta resolución angular, de objetos estelares de baja masa y objectos sub-estelares orbitando enanas blancas cercanas. Los objetos fueron seleccionados desde una muestra de enanas blancas dentro de una distancia de 20 pc desde el Sol, y que además fueran observables desde el hemisferio sur. Para este estudio usamos imágenes de alta resolución en el infrarrojo cercano en dos épocas para confirmar membrecía por medio de movimiento propio común, y espectroscopía en el infrarrojo cercano. Estudiamos la presencia de la porción de menor masa de enanas marrones (20-13Mψ) y la mas masiva de planetas extrasolares gigantes (>5Mψ) orbitando en torno a enanas blancas en una muestra controlada, con el objetivo de comprobar si la baja frecuencia de objetos sub-estelares se extiende a estos límites de masas. Adicionalmente, exploramos orbitas muy cercanas a las enanas blancas (1-10 AU), donde esta la separación orbital crítica descrita en la teoría de evolución de binarias en envoltura común, con una progenitora de enana blanca y una compañera de baja masa. Nosotros concluimos que los objetos sub-estelares mas masivos que 10 Mψ no son comunes en enanas blancas (<4%), resultado consistente con nuestro análisis estadístico y el resultado de búsquedas por parte otros investigadores. También observamos alguna enanas blancas con lineas metálicas para estudiar una de las hipótesis sobre el origen de estas lineas relacionada con la existencia de restos de un sistema planetario. Además, a partir de esta muestra seleccionamos aquellas enanas blancas en sistemas binarios, y estudiamos la distribución de sus separaciones orbitales. Como resultado de este estudio, por primera vez hemos encontrado evidencia consistente de la existencia de una distribución bimodal en separaciones orbitales, ya predicha por los modelos de evolución de binarias cercanas en envoltura común.

Doctor en Ciencias, Mención Astronomía / En este trabajo presento un estudio acerca de la historia de formación estelar de galaxias del Grupo Local y su aplicación para el caso de la galaxia enana esferoidal, Carina. La primera sección de este trabajo presenta un cat ́alogo de alta precisión de satélites del Halo externo de la Vía Láctea. Este catálogo va a proveer información muy importante acerca de los parámetros estructurales y poblaciones estelares de los satélites de la Vía Láctea. Esta tesis también presenta el estudio de estrellas azules rezagadas encontradas en satélites de la Vía Láctea. Con esta información en mano derivamos una técnica para discriminar entre el número de estrellas azules rezagadas y el numero de estrellas jóvenes. Esta técnica ayudará significativamente a derivar fracciones de estrellas jovenes sin el sesgo que producen las azules rezagadas, al momento de derivar las historias de formación estelar. Luego, presento nuestro método para derivar la historia de formacion estelar, llamado Talos. Esta rutina presenta varias ventajas con respecto a otras implementaciones, principalmente porque usa la informacion de todas las regiones del CMD, usa también la distribución de metalicidad del sistema como input y por tanto no es necesario hacer suposiciones previas acerca de la relación entre la metalicidad y la edad, y finalmente porque considera varias propiedades de los datos observados al momento de construir los modelos sintéticos, y de esta forma estos modelos son directamente comparables con los datos. Finalmente presento mi implementación de la rutina Talos para derivar la historia de formación estelar espacialmente resuelta de la galaxia enana esferoidal Carina. Gracias a la alta calidad de los datos usados, las ventajas del método usado para derivar la historia de formación estelar y la implementación de nuestra técnica para disciminar entre estrellas azules rezagadas y estrellas jóvenes, los resultados aquí presentados alcanzan una altísima precisión con respecto a trabajos previos. En este trabajo pudimos descifrar que la población de estrellas jóvenes comúnmente encontradas en Carina, son en realidad estrellas azules rezagadas que han sido mal clasificadas. A partir de los resultados obtenidos concluimos que la formación estelar de Carina está dominada por un proceso de evolucin interna, y no por la influencia de marea que le ejerce la Vía Láctea, como mayoritariamente se concluye acerca de esta galaxia.

Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Utilizando datos del High cadence Transient Survey (HiTS), inspeccionamos el halo de la Vía Láctea en busca de estrellas variables RR Lyrae distantes (dH >100 kpc). Los datos del proyecto HiTS, diseñado principalmente para encontrar explosiones de supernova en tiempo real, consisten en imágenes tomadas con la Dark Energy Camera que está montada en el telescopio Blanco (4 m) del Observatorio Inter-Americano de Cerro Tololo, en tres campañas distintas, y cubren con gran profundidad ~ 200 grados cuadrados del Halo. Como resultado, identificamos un total de 332 RR Lyrae (173 en los datos tomados el año 2014 y 159 con datos del 2015), cubriendo un rango de distancias desde ~ 9 hasta ~ 260 kpc, aproximadamente. De acuerdo con nuestro estudio, dentro del grupo de RR Lyrae encontradas al menos 18 están a más de 90 kpc del Sol (16 más allá de 100 kpc). El análisis del catálogo creado nos permitió estudiar la distribución espacial de RR Lyrae y relacionar tres sobredensidades con galaxias enanas esferoidales conocidas (Sextans, Leo IV y Leo V). Lo anterior se utilizó como validación de ideas asociadas al uso de RR Lyrae para el descubrimiento de galaxias de ultra-baja luminosidad difíciles de detectar con otros métodos. Usando la distribución espacial de las estrellas encontradas con HiTS 2014, construimos y analizamos perfiles de densidad de la Vía Láctea, de la forma rho(r) ~ r^{-n}. Siguiendo una metodología de Monte Carlo vía cadenas de Markov, encontramos que el perfil que mejor ajusta a los datos es un perfil simple, con n=-4.18^{+0.18}_{-0.19}. Sin embargo, el ajuste de un perfil con quiebre es también válido, con el quiebre en R_b=19.34^{+10.66}_{-3.16} kpc, y pendientes interna y externa de n_1=-3.47^{+2.26}_{-1.32} y n_2=-4.23^{+0.33}_{-0.25}, respectivamente. / Using data from the High cadence Transient Survey (HiTS), we inspected the halo of the Milky Way looking for distant RR Lyrae variable stars (dH >100 kpc). The HiTS project, which was originally designed to find supernovae explosions in real time, consists of images taken with the Dark Energy Camera mounted at the Blanco telescope (4 m) at the Cerro Tololo Inter-American Observatory during three different campaigns, covering 200 sq. degrees of the Galactic halo. We identified a total of 332 RR Lyrae stars (173 with data from HiTS 2014, and 159 with HiTS 2015), covering a range in distance from ~ 9 to ~ 260 kpc. According to this study, within our sample of RR Lyrae stars at least 18 are beyond 90 kpc from the Sun (and 16 beyond 100 kpc). The analysis of the catalog allowed us to study the spatial distribution of RR Lyrae stars and to associate three ovendensities with known dwarf spheroidal galaxies (Sextans, Leo~IV y Leo~V). We used this as a proof-of-concept for ideas about the role of RR Lyrae in the discovery of ultra-faint dwarf galaxies that might be difficult to find by other methods. Using the spatial distribution of RR Lyrae from HiTS 2014, we built and analyzed number density profiles of the Milky Way, of the form rho(r) ~ r^{-n}. Following a Markov chain Monte Carlo methodology, we found that the best fit for the data is a simple power law with n=-4.18^{+0.18}_{-0.19}. However, fitting a broken profile is also valid, with a break at R_b=19.34^{+10.66}_{-3.16} kpc, and inner/outer slope of n_1=-3.47^{+2.26}_{-1.32}/n_2=-4.23^{+0.33}_{-0.25}. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT) y el Instituto Milenio de Astrofísica (MAS)

Desde hace algunos años, en nuestro Observatorio se ha comenzado el estudio de las pulsaciones estelares en estrellas enanas blancas. Hasta ahora, todos los cálculos han sido realizados dentro de la aproximación adiabática (Córsico, A.H. 1998, 2003). En esta Tesis nos proponemos generalizar el código de pulsaciones adiabáticas no-radiales desarrollado por Córsico, A. H.(1998), relajando la condición de adiabaticidad, de manera que permita calcular pulsaciones no-radiales, no-adiabáticas de estrellas pre-enanas blancas y enanas blancas. La importancia de relajar la condición de adiabaticidad se debe a que esta aproximación, si bien es útil para predecir con gran exactitud el valor de los períodos de oscilación de un dado modelo estelar, no proporciona información acerca de cuáles, de los infinitos modos posibles que conforman el espectro de pulsación, pueden llegar a alcanzar amplitudes lo suficientemente grandes como para ser observados en estrellas reales. Y esto es lo que pretendemos analizar aquí.

El estudio de las galaxias ha permanecido restringido durante muchos al de aquellos objetos que presentan un diámetro aparente notable en una placa fotográfica de larga exposición. Desde nuestra ubicación dentro de una galaxia relativamente brillante como lo es la Vía Láctea, a lo cual se agregan las contribuciones por luz dispersada en el Sistema Solar y en la atmósfera terrestre, el brillo del cielo nocturno alcanza alrededor de 21.5 mag<SUB>(B)</SUB> para buenos sitios de observación. La detección de galaxias de bajo brillo superficial, o sea aquellas cuya luminosidad provenga en mayor parte, o totalmente, de zonas de brillo superficial por debajo de este nivel, se verá muy dificultada por el hecho de que sus isofotas quedarán sumergidas en el ruido del cielo. Según Disney (1980), "...somos como prisioneros en una celda iluminada tratando de discernir nuestros alrededores observando a través de una pequeña ventana hacia la oscuridad exterior. Podemos ver con suficiente facilidad las luces de la calle, y las ventanas iluminadas, pero ¿podemos ver, o inferir correctamente, las casas y los árboles?". Tiempo atrás, Arp (1965) ya había llamado la atención sobre los efectos de selección que dificultarían el descubrimiento de galaxias de bajo brillo superficial, así como también, en el otro extremo, de galaxias suficientemente compactas como para no distinguirse de las estrellas. El resultado es que las galaxias llamadas "normales" serían en realidad una muestra no muy representativa de la población total de objetos extragalácticos.

Desde hace tiempo la explicación de la existencia de estrellas deficientes en hidrógeno ha sido de amplio debate. Uno de los mecanismos posibles que explica la formación de estrellas post-AGB con estas características, involucra un flash tardío de la capa de helio. Para arribar a este tipo de objetos hemos calculado la evolución previa, para estrellas de masa intermedia, desde la ZAMS hasta el recorrido a lo largo de la rama de enfriamiento de las enanas blancas, ya que es de crucial importancia tener un perfil químico realista lo cual es posible de obtener únicamente si se calcula toda la evolución de la estrella desde su formación.

La temática de esta tesis está orientada hacia el estudio de las propiedades pulsacionales de las estrellas variables ZZ Ceti desde un punto de vista teórico-numérico. Una de las motivaciones mas importantes para estudiar estrellas pulsantes en general radica en la posibilidad de extraer información de su estructura interna y estado evolutivo a traves del análisis de su espectro pulsacional. Esta técnica es análoga en su esencia a la tan conocida sismología en geofísica. El principio básico (muy antiguo en la historia de la física) es estudiar cómo un sistema vibra para luego inferir sus propiedades estructurales. En el caso de las estrellas, esta metodología se enmarca en la disciplina denominada astrosismología.

El estudio de las propiedades de la población de enanas blancas de la Galaxia es muy amplio, e implica aportaciones en diferentes campos de la astrofísica, tales como evolución estelar, dinámica galáctica, estudio de la materia oscura o análisis de bases de datos, entre otros. Las enanas blancas, por otra parte, son objetos cuya configuración física es lo suficientemente estable como para permitir el desarrollo de modelos teóricos muy precisos. Este hecho unido a la característica de tales estrellas de ser objetos muy viejos presenta al conjunto de enanas blancas como candidatos ideales para el estudio de la formación y estructura de la Galaxia.Bajo estas condiciones hemos desarrollado un modelo, basado en las técnicas de simulación Monte Carlo, de la población de enanas blancas, tanto del disco como del halo galáctico. Las simulaciones realizadas presentan los avances más recientes en la física de las enanas blancas a la par que incluyen de manera realista el proceso de selección observacional. Con la construcción de un modelo preciso podemos extraer la mayor información posible de los datos observacionales, analizar los posibles sesgos estadísticos derivados del proceso de selección, al igual que comprobar los resultados de los modelos teóricos o estimar futuras predicciones.En primer lugar hemos realizado un estudio detallado y exhaustivo de la población de enanas blancas del disco galáctico. Este estudio se ha centrado en dos grandes bloques: el análisis de las propiedades cinemáticas y el estudio de la función de luminosidad. En este sentido hemos comprobado que los efectos de la ley de altura patrón no son en modo alguno despreciables y que pueden influir en la determinación de la edad del disco. Igualmente hemos analizado de forma especial la función de luminosidad, su completitud, sus sesgos observacionales, y una valoración estadística basada en las técnicas de estimación bayesiana de la edad del disco, obteniendo un valor de 13.5 Gyr con un error típico de 0.8 Gyr.A continuación hemos analizado los posibles efectos de un episodio de mezcla en el disco galáctico. Tras analizar diferentes escenarios hemos podido comprobar que un tal episodio de mezcla tendría efectos nulos en la función de luminosidad, mientras que por el contrario existirían efectos apreciables en la distribución cinemática.Por otra parte, mediante la implementación de una algoritmo de inteligencia artificial y utilizando nuestras simulaciones de la población del disco y del halo hemos realizado una clasificación de la población de enanas blancas a partir de un catálogo observacional. Esta clasificación nos ha permitido construir una función preliminar de las enanas blancas del halo que mejora substancialmente los datos anteriores.Por último hemos analizado con detalle las propiedades de la población de enanas blancas del halo. En particular, hemos estudiado la contribución de estos objetos a la materia oscura de la galaxia. A tal efecto, hemos simulado los experimentos de microlentes en la dirección de la Gran Nube de Magallanes, al igual que estudiado el número de posibles objetos detectables por el Hubble Deep Field.