Thesis (doctoral)--Rijksuniversiteit te Leiden, 1984. / Includes bibliographical references.

Caracterizamos estatisticamente a estrutura dos halos de matéria escura extraídos da Simulação do Millennium, uma das maiores simulações do modelo cosmológico CDM realizadas até hoje, com 10 bilhões de partículas num volume de 500h−1Mpc3. Nossos resultados confirmam que na época atual, z = 0, o parâmetro de concentração dos halos se correlaciona com a massa. Esta correlação é ajustada por uma lei de potência no intervalo de massas que corresponde a halos de galáxias (1012h−1M) até aglomerados de galáxias (1015h−1M), log10 c ∞ −α log10M, com α = 0.1. Comparamos a previsão de três modelos existentes na literatura para esta correlação. Medimos a distribuição de probilidade do parâmetro de concentração, que é ajustada com boa aproximação por uma função lognormal com dispersão σlog10 c = 0.1 em todo o intervalo de massas. Verificamos que o parâmetro de concentração é independente do spin do halo quando sistemas claramente fora de equilíbrio são removidos da análise. Comparamos modelos que relacionam o parÂmetro de concentração com histórico de formação extraído da simulação. Mostramos que quando definimos a época de formação levando em conta a distribuição de progenitores do halo e não apenas o progenitor mais massivo, obtemos uma correlação melhor entre densidade média do universo nessa época e a densidade característica do halo. Finalmente, testamos a validade de dois modelos que predizem o parâmetro de concentração a z = 0 com base no histórico de acreção de massa do progenitor mais massivo do halo. / We use the Millennium Simulation (MS) to study the statistics of CDM halo concentrations at z = 0. Our results confirm that the average halo concentration declines monotonically with mass; the concentration-mass relation is well fit by a power-law over 3 decades in mass, up to the most massive objects that form in a CDM universe (~1015h−1M). We compare this relation with three models in the literature. The large volume surveyed, together with the unprecedented numerical resolution of the MS, allow us to estimate with confidence the distribution of concentrations and, consequently, the abundance of systems with unusual properties. We find that halo concentrations are independent of spin once haloes manifestly out of equilibrium have been removed from the sample. The concentrations of out-ofequilibrium haloes tend to be lower and have more scatter, while their spins tend to be higher. A number of previously noted trends within the halo population are induced primarily by these properties of unrelaxed systems. Finally, we compare the result of predicting halo concentrations using the mass assembly history of the main progenitor with predictions based on simple arguments regarding the assembly time of all progenitors. The latter are typically as good or better than the former, suggesting that halo concentration depends not only on the evolutionary path of a halo’s main progenitor, but on how and when all of its constituents collapsed to form non-linear objects.

Apresentamos mapas bidimensionais (2D) do campo de velocidades estelar e do gás dos 5 segundos de arco (00) centrais de seis galáxias ativas próximas, usando espectros obtidos com o IFU (Integral Field Unit) do instrumento GMOS do telescópio Gemini Norte. Os dados cobrem o intervalo espectral de 8000 a 9500 Å com resolução espectral 3000 e cobertura espacial de 6.008 × 4.009 (3.004 × 4.009 para duas galáxias) com resoluções angulares 100. As observações são amostradas espacialmente com lentes de 0.002, correspondendo a extensões espaciais de 10 a 30 pc nas galáxias. A resolução espacial vai de 20 a 180 pc, e o campo observado cobre algumas poucas centenas de parsecs ao redor dos núcleos. As linhas de absorção do triplete do Ca II em 8500Å foram usadas para medir as velocidades radiais e dispersões de velocidades estelares. O campo de velocidade radial é dominado por rotação em todas as gal áxias. Um modelo cinemático simples assumindo um sistema que possui apenas rotação em órbitas circulares em um plano foi ajustado às medidas de velocidade radial. O turnover da curva de rotação ocorre a apenas 50 pc do núcleo para NGC4051 e entre 200 e 700 pc para as outras 5 gal áxias. O mapa de dispersão de velocidades ( ) mostra os maiores valores (100 150 km s−1) no centro. No caso de NGC2273 e NGC3227, existe uma redução para 70 80 km s−1 a 200 300 pc do núcleo, delineando anéis parciais de baixos valores de . Um anel parcial similar parece estar presente a 400 pc do núcleo, também em NGC4593. Interpretamos estes anéis de baixos valores de como sinais de uma população estelar recentemente formada que mantém parcialmente a cinemática (mais fria ) do gás original a partir do qual as estrelas se formaram. Em NGC3516 também detectamos uma redução de em direção à periferia da galáxia onde o assume valores de 80 90 km s−1 a 400 pc do núcleo na direção do eixo maior da galáxia. A linha de emissão em [S iii] 9069 foi usada para obter a distribuição e os campos de velocidade do gás. As velocidades radiais e dispersões de velocidade 2D foram obtidas ajustando um per l gaussiano simples à linha de emissão [S iii]. Os per s da linha de emissão foram fatiados em bins de velocidade, permitindo a obtenção de mapas mostrando a distribuição do gás no espaço de velocidades, o que mostrou-se uma ferramenta útil para identi car diferentes componentes cinemáticas do gás. Comparamos nossos mapas com imagens em uxo rádio obtidos com o Very Large Array VLA em 3.6 e 20 cm e encontramos boa correspondência das estruturas cinemáticas e em uxo dos mapas em [S iii] com às dos mapas rádio. Em diversos casos encontramos estruturas em uxo [S iii] estendidas associadas a regiões blueshifted ou redshifted que foram interpretadas como out ows do gás a partir do núcleo. Estes out ows parecem ser o resultado da intera ção do jato rádio com o meio interestelar (ISM) da região nuclear da galáxia hospedeira. Estruturas com altos valor de são também vistas em associação com estes out ows permitindo o cálculo da variação da energia cinética do gás resultante da energia depositada pelo jato rádio no ISM circumnuclear. Encontramos regiões de alto com velocidades em excesso de 500 ou mesmo 900 km s−1 nestas regiões em relação às regiões vizinhas. A comparação entre o do gás e das estrelas mostra que a cinemática do gás e das estrelas não são correlacionadas. Enquanto que o estelar não varia muito dentro de cada galáxia, o do gás pode variar bastante, desde 100 km s−1 até várias centenas de km s−1. Como a cinemática estelar é dominada pelo potencial gravitacional do bojo galáctico, pode ser concluído que o mesmo não vale para a cinemática do gás. Tanto gás mais frio quanto gás mais quente que as estrelas são observados. A principal inovação do trabalho aqui apresentado é a resolução espacial sem precedentes alcancada em um estudo 2D de cinemática estelar e do gás da região nuclear de galáxias Seyfert usando um IFU. Os poucos estudos similares disponiveis na literatura para galáxias Seyfert tem uma resolução bastante pior do que a nossa e/ou são restritos ao estudo da cinemática do gás. / We present two-dimensional (2D) mapping of the stellar and gas velocity eld of the inner 5 arcseconds (00) of six nearby active galaxies, using spectra obtained with the Integral Field Unit of the GMOS instrument at the Gemini North telescope. The data covers the spectral range 8000 to 9500 Å with spectral resolution 3000 and spatial coverage of 6.008 × 4.009 (3.004 × 4.009 in two galaxies) with arcsecond and subarcsecond angular resolutions. The sampling of the observations is 0.002, corresponding at the galaxies to spatial extents ranging from 10 to 30 pc. The spatial resolution ranges from 20 to about 180 pc, and the observed eld of view covers a few hundred parsecs around the nuclei. The Calcium II triplet absorption features at 8500Å were used to measure the stellar radial velocities and velocity dispersions. The radial velocity elds are dominated by rotation in all galaxies. A simple kinematical model assuming a purely rotating system with circular orbits in a plane was tted to the radial velocity data. The turnover of the rotation curve occurs at only 50 pc from the nucleus for NGC4051 and between 200 and 700 pc for the other 5 galaxies. The velocity dispersion ( ) maps show the largest values (100 150 kms−1) at the centre. In the cases of NGC2273 and NGC3227, there is a decrease to 70 80 kms−1 at 200 300 pc from the nucleus, delineating partial rings of low values. A similar partial ring seems to be present at 400 pc from the nucleus also in NGC4593. We interpret these low rings as traces of recently formed stars that partially keep the cold kinematics of the original gas from which they have formed. In NGC3516 there is a decrease of outwards along the direction of the galaxy major axis, where reaches 80 90 kms−1 at 400 pc from the nucleus. The [S iii] 9069 emission line was used to obtain the gas distributions and velocity elds. The 2D radial velocity and velocity dispersion were obtained by tting a single gaussian pro le to the [S iii] emission line. The emission line pro les were also sliced into velocity bins, a useful tool which alowed a better discrimination of the di erent kinematic gas components. We compared our results against VLA radio 3.6 and 20 cm ux images and found good correspondence of the kinematical and ux structures seen in our [S iii] maps with those seen in radio. In several cases we found elongated [S iii] ux structures associated to blue or redshifted regions interpreted as one- or two-sided gas out ows. These out ows seem to be the result of the interaction of the radio jet with the circumnuclear interstellar medium (ISM) of the host galaxy. High velocity dispersion structures are also seen in association with these out ows allowing the calculation of the variation of the gas kinetic energy as a result of the energy deposited by the radio jet on the circumnuclear ISM. We found high regions with velocities in excess of 500 or even 900 km s−1 in those regions. The comparison of the [S iii] and stellar velocity dispersions shows that they are not correlated at all. While the stellar do not vary much within each galaxy, the gasous may vary a lot, from under 100 km s−1 to several hundred km s−1. As the stellar kinematics is dominated by the galaxy bulge gravitational potential, it can be concluded that the gas kinematics is not. Both gas "colder" and "hotter" than the stars are observed. The main novelty of the present work is the unprecedented spatial resolution reached by a 2D study of stellar and gas kinematics in the circumnuclear region of Seyfert galaxies using an IFU. The few similar IFU studies available in the literature for Seyfert galaxies have a much poorer spatial resolution and/or are restricted to the study of emission line kinematics.

Neste trabalho investigamos o comportamento dos gradientes de metalicidade, o histórico da formação estelar e do gás ionizado nas galáxias elípticas NGC5903, NGC6868, NGC5044 e da galáxia lenticular NGC3607. Cada objeto é membro mais brilhante do seu grupo. Os índices Mg2λ5176, FeIλ5270, FeIλ5335, FeIλ5406, FeIλ5709, FeIλ5782, NaIλ5895 e TiOλ6237 medidos nesses objetos apresentam um considerável gradiente negativo. Os índices Mg2 e FeI5270,5335 medidos em NGC6868 apresentam uma boa correlação entre si indicando que o mecanismo reponsável pelo enriquecimento químico possivelmente é o mesmo. Esse mesmo comportamento do gradiente não foi observado nos demais objetos. Os gradientes dMg2/dlog r calculados para NGC6868, NGC5903, NGC3607 e NGC5044 são (dMg2/dlog r)6868 = −0.08, (dMg2/dlog r)5903 = −0.04, (dMg2/dlog r)NGC 3607 = −0.02 e (dMg2/dlog r)NGC 5044 = −0.07, respectivamente. A massa estimada para cada objeto foi MNGC 6868 = (3.2±0.1)×1011M, MNGC 5903 = (1.8±0.1)×1011M, MNGC 3607 = (0.9±0.1)×1011M e MNGC 5044 = (2.0±0.1)×1011M. A não correlação entre a massa e o gradiente (dMg2/dlog r) indica que NGC6868, NGC5903, NGC3607 e NGC5044 tiveram, pelo menos, um evento de fusão com outra galáxia. A dispersão de velocidades das estrelas e a luminosidade das galáxias estudadas satisfazem o plano fundamental. A síntese de população estelar revela que NGC6868 e NGC5903 possuem dois tipos de populações: uma com idade de aproximadamente 13 bilhões de anos e outra com 5 bilhões de anos. NGC5044 converteu todo seu gás em estrelas em um único evento ocorrido há cerca de 10 bilhões de anos. NGC3607 teve 3 eventos de formação estelar: um há aproximadamente 13 bilhões de anos e se concentra na região central da galáxia, e os outros dois mais recentes, onde converteram o gás restante em estrelas há cerca de 1 a 5 bilhões de anos ocorrendo nas regiões mais externas. Os modelos SSP (single-aged stellar population) indicam que NGC6868, NGC5903 e NGC5044 apresentam núcleos metálicos ([Z/Z⊙] ≥ +0.33). O excesso de elementos α em relação a ferro nas regiões externas de NGC6868 and NGC5903 sugere eventos de supernovas do tipo II nessa região. Por outro lado, NGC5044 apresenta excesso de elementos α em relação a ferro no seu núcleo. NGC3607 possui metalicidade menor que solar (−0.67 < [Z/Z⊙] < −0.35) e os resultados indicam ainda que não há excesso de elementos α em relação a ferro nesse objeto. NGC5044 é uma galáxia metálica ([Z/Z⊙] ~ +0.33). O excesso de elementos α em relação a ferro sugere supernovas de tipo II no núcleo desse objeto. NGC6868, NGC3607 e NGC5044 apresentam fortes linhas de emissão ([NII], [SII], [OI] e Hα ). As razões [NII]/Hα , [SII]/Hα e [OI]6300/Hα vs. [SII]6731/Hα medidos no núcleo desses objetos mostram que elas possuem um núcleo ativo do tipo LINERs. / In this work we investigate the metalicity gradients, stellar population history and ionized gas in the elliptical galaxies NGC5903, NGC6868 and NGC5044, and the lenticular galaxy NGC3607. Objects belong to different galaxy groups. Mg2λ5176, FeIλ5270, FeIλ5335, FeIλ5406, FeIλ5709, FeIλ5782, NaIλ5895 and TiOλ6237 indices measured in these objects present a negative gradient. The Mg2 and FeI5270,5335 indices, measured in NGC6868 are well correlated. This result suggests that these elements underwent the same enrichment process. dMg2/dlog r gradients computed for NGC6868, NGC5903, NGC3607 and NGC5044 are (dMg2/dlog r)6868 = −0.08, (dMg2/dlog r)5903 = −0.04, (dMg2/dlog r)NGC 3607 = −0.02 and (dMg2/dlog r)NGC 5044 = −0.07, respectively. The estimated mass for each object is MNGC 6868 = (3.2 ± 0.1) × 1011M⊙, MNGC 5903 = (1.8±0.1)×1011M⊙, MNGC 3607 = (0.9±0.1)×1011M⊙ and MNGC 5044 = (2.0±0.1)×1011M⊙. The non correlation between mass and dMg2/dlog r indicates that NGC6868, NGC5903, NGC3607 e NGC5044 had at least one merger event. The stellar velocity dispersion and luminosity of NGC6868, NGC5903 and NGC5044 are consistent with the fundamental plane of the elliptical galaxies. The stellar population synthesis shows two different populations for NGC6868 and NGC5903, one with 13 Gyr and the other with 5 Gyr. In NGC5044 the gas was converted into stars in a single star formation event approximately 10 Gyr ago. The synthesis shows three different stellar populations in NGC3607. In the central parts the 13 Gyr population dominates, while in the external parts, the 5Gyr and 1 Gyr populations dominate. SSP (single-aged stellar population) models indicate that NGC6868, NGC5903 and NGC5044 have metallicity [Z/Z0] ≥ +0.33 in the nuclear regions. The ratio [α/Fe] suggests that there was a large number of type II supernovae in the external parts of NGC6868 and NGC5903. However, in NGC5044, the explosions took place in the nuclear region. NGC3607 has metallicity −0.67 < [Z/Z⊙] < −0.35. The emission lines [NII], [SII], [OI] and Hα are strong in NGC6868, NGC3607 and NGC5044. The [NII]/Hα and [SII]/Hα ratios measured in the nuclear region in these galaxies show that they are LINERs.

O trabalho tem como objetivo analisar os parâmetros físicos do toroide para uma amostra que compreende todos os dados públicos do IRS/Spitzer para galáxias Seyfert, no intervalo espectral do infravermelho médio (5.2-38 μm). Comparamos as distribuições espectrais de energia (SEDs), com ∼ 106 SEDs teóricas que consideram o toroide composto por nuvens de poeira através dos métodos de χ2r ed e Bayes- CLUMPY. Os resultados são apresentados para os parâmetros do modelo clumpy: ângulo de inclinação relativo ao observador, i, número de nuvens no plano equatorial, N, profundidade óptica individual das nuvens, τV , índice da lei de potência para a distribuição espacial da nuvens, q, largura angular do toroide, σ e extensão radial, Y , além de outros parâmetros relacionados com a geometria derivados dos modelos. Para todos os objetos estudados, parece haver uma diferença na distribuição de i, que requer maiores ângulos para Seyfert 2 (Sy 2,¯i = 64◦) e encontramos uma ampla distribuição de i para as galáxias Seyfert 1 (Sy 1, ¯i = 49◦) da amostra, resultados que estão de acordo com o Modelo Unificado de AGNs. Nós encontramos pequenas diferenças no parâmetro σ, indicando que Sy 1 pode ter hospedar um toroide mais estreito que Sy 2, os valores típicos são ¯σ(Sy 1)=37◦ and ¯σ(Sy 2)=44◦. O parâmetros N e q são praticamente os mesmos para ambos as classes e estes resultados implicam que a distribuição das nuvens no toroide é semelhante para objetos de tipo 1 e tipo 2. Entretanto, galáxias de tipo 2 requerem um maior número de nuvens ao longo da linha de visada do observador, Nobs, e, consequentemente, a extinção devida `a profundidade óptica é maior nas Sy 2 do que nas Sy 1, uma vez que temos mais obscurecimento `a medida que a linha de visada do observador se aproxima do equador. Para a massa do toroide encontramos para ambas as classes valores Mtor ∼104−107M⊙ e para seu tamanho físico derivamos que deve estar entre ∼ 1 − 6 pc, indicando um toroide bastante compacto, o que concorda com observações interferométricas. Finalmente, os resultados seguem a dependência de orientação sugerida pelos modelos de unificação, entretanto, algumas propriedades de obscurecimento das nuvens não são intrinsecamente as mesmas para ambos os tipos de atividade. A geometria toroidal e as propriedades das nuvens, juntamente com efeitos de orientação, podem ser cruciais para caracterizar as diferenças entre Sy 1 e Sy 2. / We aim to analyse the torus physical parameters of a sample comprising all Spitzer/IRS public data of Seyfert galaxies in the mid infrared spectral range (5.2- 38 μm). We compare the spectral energy distributions (SEDs) with ∼ 106 theoretical SEDs which consider the torus arranged in a distribution of dusty clouds using the χ2r ed and BayesCLUMPY approaches. We present the results for the clumpy model parameters: the observers viewing angle, i, the number of clouds in the torus equatorial plane, N, the clouds individual optical depth, τV , the power law index for the spatial distribution of the clouds, q, the torus angular width, σ and the radial extension, Y , of the clumpy distribution, besides other geometry-related parameters derived from the models. For all the studied objects, it appears to have a difference in the distribution of i, requiring larger angles for Seyfert 2 (Sy 2, ¯i=64◦) and a broad distribution for Seyfert 1 (Sy 1, ¯i =49◦), in agreement with the Unified Model for AGN. We found small differences in the σ parameter, indicating that Sy 1 may host a narrower torus than Sy 2, which typical values of ¯σ(Sy 1)=37◦ and ¯σ(Sy 2)=44◦. The parameters N and q are practically the same for both types and these results implying that the clouds distribution are nearly the same for type 1 and type 2 objects, however type 2 galaxies requires a larger number of clouds along the observer line of sight, Nobs, and consequently, the extinction due to optical depth is higher for Sy 2 than Sy 1, since we have more obscuration when the observer line of sight is closer to edge-on views. We found in both cases the torus masses in the range of Mtor ∼104−107M⊙ and the derived physical torus sizes (∼ 1−6 pc) indicates that the torus is very compact, in agreement with interferometric observations. Finally, the results follow the orientation dependency suggested by unification schemes, however, some properties concerning the clouds obscuration are not intrinsically the same for both types of activity. The torus geometry and clouds properties, along with orientation effects, may be crucial to characterize the differences between Sy 1 and Sy 2.

Caracterizamos estatisticamente a estrutura dos halos de matéria escura extraídos da Simulação do Millennium, uma das maiores simulações do modelo cosmológico CDM realizadas até hoje, com 10 bilhões de partículas num volume de 500h−1Mpc3. Nossos resultados confirmam que na época atual, z = 0, o parâmetro de concentração dos halos se correlaciona com a massa. Esta correlação é ajustada por uma lei de potência no intervalo de massas que corresponde a halos de galáxias (1012h−1M) até aglomerados de galáxias (1015h−1M), log10 c ∞ −α log10M, com α = 0.1. Comparamos a previsão de três modelos existentes na literatura para esta correlação. Medimos a distribuição de probilidade do parâmetro de concentração, que é ajustada com boa aproximação por uma função lognormal com dispersão σlog10 c = 0.1 em todo o intervalo de massas. Verificamos que o parâmetro de concentração é independente do spin do halo quando sistemas claramente fora de equilíbrio são removidos da análise. Comparamos modelos que relacionam o parÂmetro de concentração com histórico de formação extraído da simulação. Mostramos que quando definimos a época de formação levando em conta a distribuição de progenitores do halo e não apenas o progenitor mais massivo, obtemos uma correlação melhor entre densidade média do universo nessa época e a densidade característica do halo. Finalmente, testamos a validade de dois modelos que predizem o parâmetro de concentração a z = 0 com base no histórico de acreção de massa do progenitor mais massivo do halo. / We use the Millennium Simulation (MS) to study the statistics of CDM halo concentrations at z = 0. Our results confirm that the average halo concentration declines monotonically with mass; the concentration-mass relation is well fit by a power-law over 3 decades in mass, up to the most massive objects that form in a CDM universe (~1015h−1M). We compare this relation with three models in the literature. The large volume surveyed, together with the unprecedented numerical resolution of the MS, allow us to estimate with confidence the distribution of concentrations and, consequently, the abundance of systems with unusual properties. We find that halo concentrations are independent of spin once haloes manifestly out of equilibrium have been removed from the sample. The concentrations of out-ofequilibrium haloes tend to be lower and have more scatter, while their spins tend to be higher. A number of previously noted trends within the halo population are induced primarily by these properties of unrelaxed systems. Finally, we compare the result of predicting halo concentrations using the mass assembly history of the main progenitor with predictions based on simple arguments regarding the assembly time of all progenitors. The latter are typically as good or better than the former, suggesting that halo concentration depends not only on the evolutionary path of a halo’s main progenitor, but on how and when all of its constituents collapsed to form non-linear objects.

Lentes gravitacionais são uma ferramenta importante para uma variedade de,aplicações astrofísicas e cosmológicas. Em particular, arcos gravitacionais' produzidos por aglomerados de galáxias podem ser utilizados para investigar a distribuição central, de massa destes. Desta forma, eles podem fornecer informações indiretas sobre a cosmologia e a formação de estruturas. Sondagens futuras de grande campo com.excelente qualidade de imagem, como o Dark Energy Survey, fornecerão grandes amostras de sistemas de arcos gravitacionais, permitindo a realização de vários estudos estatísticos. Devido às grandes áreas, algoritmos de detecção e caracterização de arcos são absolutamente necessários. Além disso, é extremamente importante desenvolver métodos de pré-processamento de imagens que evidenciem estes objetos • de interesse em meio a outros objetos e à luz difusa das galáxias que estão à' sua volta. Neste trabalho apresentamos ferramentas relacionadas ao pré-processamento, simulação e caracterização de arcos gravitacionaià em imagens de aglomeradoS de galáxias. A primeira dessas ferramentas, chamada PAINTARCS, realiza simulações de objetos, com , morfologia de arcos, utilizando uma prescrição simples para a forma do arco, no qual esta é dada pela deformação de uma elipse sobre um segmento de arco de círculo, e os adiciona a imagens de aglomerados de galáxias. A segunda ferramenta, denominada ARCFITTING, utiliza a mesma expressão analítica que descreve os arcos no PAINTARCS para ajustar os parâmetros do arco a partir de uma imagem. Este método leva em conta a distribuição .de brilho dos arcos e foi desenvolvido para fornecer medidas mais robustas. Resultados do ARCFITTING mostram'que os arcos gerados pelo PAINTARCS são minimamente realistas para serem usados em simulações. Assim, uma importante aplicação dessas duas ferramentas e a simulação de arcos para os Data Challenges do Dark Energy Survey. A terceira ferramenta, chamada GALCLEAN, consiste em um método de pré-processamento de imagens de aglomerados de galáxias que subtrai de maneira automatizada a distribuição de brilho superficial das galáxias utilizando perfis de Sérsic. Esta ferramenta tem por objetivo evidenciar a eventual presença de arcos gravitacionais em meio a outros objetos da imagem. Para determinar a eficiência e o impacto do GALCLEAN realizamos um estudo sistemático da detectabilidade dos arcos em imagens simulàas de aglomerados de galáxias onde arcos com parâmetros conhecidos diferentes foram adicionados com o algOritmo PAINTARCS. Os resultados deste estudo indicam que o GALCLEAN apresenta um impacto maior na detectabilidade dos arcos para os casos de arcos de magnitudes mais tênues e aglomeradbs de alto desvio para o vermelho, embora introduza um grande número de detecções espúrias. O GALCLEAN também gera um catálogo com os parâmetros morfológicos e estruturais das galáxias subtraídas, que tem aplicações no estudo da estrutura e evolução das galáxias. Também apresentamos neste trabalho a sondagem de arcos gravItacionais SOAR Gravitational Arc Survey, um levantamento de 47 aglomerados de galáxias que tem como objetivo • de buscar novos sistemas de lentes gravitacionais e estudar a variação da eficiência do lenteamento forte em função do desvio para o vermelho do aglomerado, de forma a comparar os resultados com as expectativas teóricas. Os dados desta sondagem foram reduzidos e analisados. Identificamos nas imagens de 8 aglomerados, 16 candidatos a arco gravitacional. Estes resultados preliminares sugerem que 10% de aglomerados tem arcos, consistente com ' estudos anteriores da literatura. / Gravitational lensing is-an important tool for a variety of astrophysical and cosmological applications. In particular, gravitational ares produced by galaxy clusters can be used to investigate their central mass distribution. Therefore, they can provide indirect information about cosmology and structure formation. Wide field surveys with excellent image quality, such as the Dark Energy Survey, will provide large samples of gravitational arc systems, aliowing statistical studies. Due to thé large areal, automated algorithms for arc detectioh and characterization are absolutely necessary. Moreover, it is extremely important to develop meti ods for pre-processing images in order to enhance these objects of interest among other objects and. the difuse light of the gala,xies that surround thern. In this work we present tools related to pre-processing, simulation and characterization of gravitational ares in galaxy cluster images. The first tool, named PAINTARCS, simulates objects with arc morphology, using a sirnple prescription for the arc shape, which is given by the deformation of an ellipse into an are circle segment, and adds them to galaxy cluster images. The second tool, called ARcEITTING, uses the same analytical expression for arc shape as PAINTARcs to fit the arc parameters from an image. This rnethod takes into account the surface brightness distribution of ares and it was developed to provide more robust measurements. Results from ARGFITTING show that the ares created by PAINTARCS are minimally realistic to- be used in simulatiOns. Therefore, an important application of these tools is the simulation of ares for the Dark Energy Survey Data"Challen.ges. The third tool, .named GALCLEAN, consists in a method for pre-processing galaxy cluster images by subtracting the surface brightness distribution of galaxies in an automated way using Sérsic profiles. Gravitational lensing is-an important tool for a variety of astrophysical and cosmological applications. In particular, gravitational ares produced by galaxy clusters can be used to investigate their central mass distribution. Therefore, they can provide indirect information about cosmology and structure formation. Wide field surveys with excellent image quality, such as the Dark Energy Survey, will provide large samples of gravitational arc systems, aliowing statistical studies. Due to thé large areal, automated algorithms for arc detectioh and characterization are absolutely necessary. Moreover, it is extremely important to develop meti ods for pre-processing images in order to enhance these objects of interest among other objects and. the difuse light of the gala,xies that surround thern. In this work we present tools related to pre-processing, simulation and characterization of gravitational ares in galaxy cluster images. The first tool, named PAINTARCS, simulates objects with arc morphology, using a sirnple prescription for the arc shape, which is given by the deformation of an ellipse into an are circle segment, and adds them to galaxy cluster images. The second tool, called ARcEITTING, uses the same analytical expression for arc shape as PAINTARcs to fit the arc parameters from an image. This rnethod takes into account the surface brightness distribution of ares and it was developed to provide more robust measurements. Results from ARGFITTING show that the ares created by PAINTARCS are minimally realistic to- be used in simulatiOns. Therefore, an important application of these tools is the simulation of ares for the Dark Energy Survey Data"Challen.ges. The third tool, .named GALCLEAN, consists in a method for pre-processing galaxy cluster images by subtracting the surface brightness distribution of galaxies in an automated way using Sérsic profiles.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:17:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337695.pdf: 51963479 bytes, checksum: 455bfcecdb7d9ecdd467f2a9bfd19595 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho foram desenvolvidas ferramentas para trabalhar comespectros de campo integral (IFS) do survey CALIFA. Os espectros dos spaxelssão preprocessados e em seguida analisados com o uso do programastarlight. Uma das ferramentas principais discutidas aqui, pycasso, organizaos arquivos de saída do starlight em cubos de dados de produtos da síntesede população estelar. Ele também permite uma programação interativa eexploratória, dando acesso de forma prática e simples aos dados multidimensionais.Através do uso destas ferramentas, foi desenvolvido um método queobtém e analisa as populações estelares das componentes morfológicas (bojoe disco) de galáxias, a partir de dados de IFS. A decomposição morfológica éfeita utilizando o programa imfit, com um wrapper em Python. Uma amostrade 43 galáxias classificadas como S0 e com baixa inclinação foi escolhidapara aplicação do método. O modelo morfológico utilizado foi um bojo comperfil de Sérsic e um disco exponencial. A decomposição morfológica é feitaa cada comprimento de onda, de tal forma que se obtém ao final um espectropara cada pixel do bojo e do disco. Uma boa medida da PSF é essencial nesteprocedimento, então foi feita a caracterização da PSF do CALIFA utilizandoas estrelas de calibração do survey. Os parâmetros morfológicos (re, n, P.A.e para o bojo, h, P.A. e para o disco), na maioria dos casos, depende linearmente,em média, do comprimento de onda, mas o seu comportamentoa cada ainda não é bem compreendido. Foi feita a síntese espectral de populaçõesestelares das componentes morfológicas de 9 galáxias da amostra,que tiveram um bom resultado na decomposição. Apenas duas destas produziramajustes do starlight com pouco resíduo, CALIFA 0592 (NGC 4874)e CALIFA 0858 (UGC 10905). Em ambos os casos se obtém um bojo maisvelho e menos metálico e um disco mais jovem e mais metálico do que o resultadoda síntese do espectro observado. A síntese de populações estelaresutilizando os espectros integrados produziram resultados mais robustos. Osespectros espacialmente resolvidos do bojo e do disco parecem ter artefatosque interferem no ajuste do starlight, sendo interpretados como poeira, entreoutras coisas, levando a resultados equivocados.<br> / Abstract : In this work we have developed some tools to work with Integral FieldSpectroscopy (IFS) spectra from the CALIFA survey. The spectra fromthe spaxels are preprocessed, and then analyzed using the software starlight.One of the main tools discussed here, pycasso, organizes the output fromstarlight into datacubes of stellar population synthesis products. It alsoallows for interactive exploratory programming, giving easy access to themulti-dimensional data.Using these tools, we developed a method for recovering and analysingthe stellar populations of the dierent morphological components of galaxiesusing IFS data. Using the software imfit, wrapped in Python, we performthe decomposition of a sample of 43 candidate S0 galaxies from theCALIFA Survey into a Sérsic bulge and an exponential disk. The decompositionis made wavelength-wise, so that at the end we get the bulge and diskspectra for each pixel. A good PSF measurement is critical to this process, sowe perform a characterization of the PSF using the calibration stars from thesurvey. The morphological parameters (re, n, P.A. and for bulge, h, P.A. and for disk) in most cases depend linearly on the wavelength, on average, buttheir behavior at each are not yet fully understood. Using the decomposedspectra from the 9 best decompositions from the sample we apply a stellarpopulation synthesis using starlight, in order to recover the stellar populationsof bulge and disk. Only two of those galaxies produced starlight fitswith a small residual, CALIFA 0592 (NGC 4874) and CALIFA 0858 (UGC10905). In both cases we recover an older and lower-metallicity bulge anda younger and higher-metallicity disk (in comparison to the whole galaxy).The stellar synthesis produces more robust results using the integrated spectra.The spatially resolved spectra from bulge and disk seem to have artifactsthat get interpreted as dust, among other things, thus leading to wrong results.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Pós-Graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-19T05:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:36:06Z : No. of bitstreams: 1 182697.pdf: 22554054 bytes, checksum: 6120b4e168f46cfc31a3499cd8f4c542 (MD5) / Utilizamos a teoria de probabilidades para abordar matematicamente o problema de sintetizar as propriedades espectrais de galáxias, usando uma base de populações estelares que varre intervalos de idade e metalicidade. Esta técnica fornece estimativas para o vetor de populações X, que contém as contribuições dos diferentes elementos da base para o espectro integrado de uma galáxia. Também estimamos o avermelhamento AV causado pela poeira inter-estelar. As estimativas são dadas na forma de distribuições de probabilidade, permitindo uma avaliação quantitativa das incertezas. O formalismo é descrito no capítulo 2. Desenvolvemos um código que sintetiza larguras equivalentes e cores (razões de fluxo) no contínuo a partir da combinação dos 12 elementos da base. Esta base é uma versão muito utilizada de uma base maior construída com as observações de aglomerados estelares feitas por Bica & Alloin (1986). Outros estudos com esta base forneceram estimativas médias para o vetor de populações X e AV usando o Procedimento das Combinações Diretas (PDC) para varrer o espaço de parâmetros. Revisitamos este problema e introduzimos um algoritmo Markoviano quasi-randômico baseado no Método Monte Carlo de amostragem para varrer o espaço de parâmetros de 13-D e calcular a probabilidade P(X, AV), guiados pela função Verossimilhança. Testes com este algoritmo são apresentados no capítulo 3. No capítulo 4 analisamos a capacidade do procedimento de síntese de recuperar as histórias de formação estelar e enriquecimento químico como função dos (1) erros observacionais e (2) conjuntos de observáveis utilizados. Encontramos que apenas para erros muito baixos (S/N > 300) todos os 12 componentes do vetor X podem ser recuperados com precisão. A distribuição combinada em idade, entretanto, pode ser recuperada para erros tão baixos quanto 30. Concluímos que a base é capaz de recuperar com precisão a história de formação estelar, mas não é adequada para estudos sobre evolução química, devido `a estrutura interna da base. Concluímos que a síntese das larguras equivalentes em conjunto com as cores produz melhores resultados do que a síntese das larguras equivalentes apenas, apesar da inclusão de AV como um parâmetro extra. No capítulo 5 aplicamos o método a 24 das 55 galáxias do atlas de Kennicutt (1992). Estudamos a relação entre as populações estelares e os tipos morfológicos e espectrais das galáxias e uma excelente consistência geral entre estes diferentes tipos de informação foi encontrada. No capítulo 6, ilustramos graficamente o ``domínio sintético'' gerado pelos 12 elementos da base definida por Schmidt et al. (1991). Este conceito (Pelat 1998) é muito útil para testar a possibilidade algébrica de sintetizar um dado grupo de observáveis e inferir sobre o problema da unicidade das soluções. Finalmente, no capítulo 7 apresentamos as conclusões e indicamos as futuras aplicações da metodologia apresentada neste trabalho.

Lentes gravitacionais são uma ferramenta importante para uma variedade de,aplicações astrofísicas e cosmológicas. Em particular, arcos gravitacionais' produzidos por aglomerados de galáxias podem ser utilizados para investigar a distribuição central, de massa destes. Desta forma, eles podem fornecer informações indiretas sobre a cosmologia e a formação de estruturas. Sondagens futuras de grande campo com.excelente qualidade de imagem, como o Dark Energy Survey, fornecerão grandes amostras de sistemas de arcos gravitacionais, permitindo a realização de vários estudos estatísticos. Devido às grandes áreas, algoritmos de detecção e caracterização de arcos são absolutamente necessários. Além disso, é extremamente importante desenvolver métodos de pré-processamento de imagens que evidenciem estes objetos • de interesse em meio a outros objetos e à luz difusa das galáxias que estão à' sua volta. Neste trabalho apresentamos ferramentas relacionadas ao pré-processamento, simulação e caracterização de arcos gravitacionaià em imagens de aglomeradoS de galáxias. A primeira dessas ferramentas, chamada PAINTARCS, realiza simulações de objetos, com , morfologia de arcos, utilizando uma prescrição simples para a forma do arco, no qual esta é dada pela deformação de uma elipse sobre um segmento de arco de círculo, e os adiciona a imagens de aglomerados de galáxias. A segunda ferramenta, denominada ARCFITTING, utiliza a mesma expressão analítica que descreve os arcos no PAINTARCS para ajustar os parâmetros do arco a partir de uma imagem. Este método leva em conta a distribuição .de brilho dos arcos e foi desenvolvido para fornecer medidas mais robustas. Resultados do ARCFITTING mostram'que os arcos gerados pelo PAINTARCS são minimamente realistas para serem usados em simulações. Assim, uma importante aplicação dessas duas ferramentas e a simulação de arcos para os Data Challenges do Dark Energy Survey. A terceira ferramenta, chamada GALCLEAN, consiste em um método de pré-processamento de imagens de aglomerados de galáxias que subtrai de maneira automatizada a distribuição de brilho superficial das galáxias utilizando perfis de Sérsic. Esta ferramenta tem por objetivo evidenciar a eventual presença de arcos gravitacionais em meio a outros objetos da imagem. Para determinar a eficiência e o impacto do GALCLEAN realizamos um estudo sistemático da detectabilidade dos arcos em imagens simulàas de aglomerados de galáxias onde arcos com parâmetros conhecidos diferentes foram adicionados com o algOritmo PAINTARCS. Os resultados deste estudo indicam que o GALCLEAN apresenta um impacto maior na detectabilidade dos arcos para os casos de arcos de magnitudes mais tênues e aglomeradbs de alto desvio para o vermelho, embora introduza um grande número de detecções espúrias. O GALCLEAN também gera um catálogo com os parâmetros morfológicos e estruturais das galáxias subtraídas, que tem aplicações no estudo da estrutura e evolução das galáxias. Também apresentamos neste trabalho a sondagem de arcos gravItacionais SOAR Gravitational Arc Survey, um levantamento de 47 aglomerados de galáxias que tem como objetivo • de buscar novos sistemas de lentes gravitacionais e estudar a variação da eficiência do lenteamento forte em função do desvio para o vermelho do aglomerado, de forma a comparar os resultados com as expectativas teóricas. Os dados desta sondagem foram reduzidos e analisados. Identificamos nas imagens de 8 aglomerados, 16 candidatos a arco gravitacional. Estes resultados preliminares sugerem que 10% de aglomerados tem arcos, consistente com ' estudos anteriores da literatura. / Gravitational lensing is-an important tool for a variety of astrophysical and cosmological applications. In particular, gravitational ares produced by galaxy clusters can be used to investigate their central mass distribution. Therefore, they can provide indirect information about cosmology and structure formation. Wide field surveys with excellent image quality, such as the Dark Energy Survey, will provide large samples of gravitational arc systems, aliowing statistical studies. Due to thé large areal, automated algorithms for arc detectioh and characterization are absolutely necessary. Moreover, it is extremely important to develop meti ods for pre-processing images in order to enhance these objects of interest among other objects and. the difuse light of the gala,xies that surround thern. In this work we present tools related to pre-processing, simulation and characterization of gravitational ares in galaxy cluster images. The first tool, named PAINTARCS, simulates objects with arc morphology, using a sirnple prescription for the arc shape, which is given by the deformation of an ellipse into an are circle segment, and adds them to galaxy cluster images. The second tool, called ARcEITTING, uses the same analytical expression for arc shape as PAINTARcs to fit the arc parameters from an image. This rnethod takes into account the surface brightness distribution of ares and it was developed to provide more robust measurements. Results from ARGFITTING show that the ares created by PAINTARCS are minimally realistic to- be used in simulatiOns. Therefore, an important application of these tools is the simulation of ares for the Dark Energy Survey Data"Challen.ges. The third tool, .named GALCLEAN, consists in a method for pre-processing galaxy cluster images by subtracting the surface brightness distribution of galaxies in an automated way using Sérsic profiles. Gravitational lensing is-an important tool for a variety of astrophysical and cosmological applications. In particular, gravitational ares produced by galaxy clusters can be used to investigate their central mass distribution. Therefore, they can provide indirect information about cosmology and structure formation. Wide field surveys with excellent image quality, such as the Dark Energy Survey, will provide large samples of gravitational arc systems, aliowing statistical studies. Due to thé large areal, automated algorithms for arc detectioh and characterization are absolutely necessary. Moreover, it is extremely important to develop meti ods for pre-processing images in order to enhance these objects of interest among other objects and. the difuse light of the gala,xies that surround thern. In this work we present tools related to pre-processing, simulation and characterization of gravitational ares in galaxy cluster images. The first tool, named PAINTARCS, simulates objects with arc morphology, using a sirnple prescription for the arc shape, which is given by the deformation of an ellipse into an are circle segment, and adds them to galaxy cluster images. The second tool, called ARcEITTING, uses the same analytical expression for arc shape as PAINTARcs to fit the arc parameters from an image. This rnethod takes into account the surface brightness distribution of ares and it was developed to provide more robust measurements. Results from ARGFITTING show that the ares created by PAINTARCS are minimally realistic to- be used in simulatiOns. Therefore, an important application of these tools is the simulation of ares for the Dark Energy Survey Data"Challen.ges. The third tool, .named GALCLEAN, consists in a method for pre-processing galaxy cluster images by subtracting the surface brightness distribution of galaxies in an automated way using Sérsic profiles.