Searching for distant RR Lyrae in the galactic halo using the high cadence transient survey

Abstract

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}.