A comprehensive photometric study of the Milky Way's outer halo satellites

Abstract

Una de las interrogantes más importantes en la astronomía Galáctica es entender los procesos responsables de la formación y evolución de la Vía Láctea. La mayor parte de la información para estudiar las etapas tempranas de formación Galáctica está contenida en el halo y sus subestructuras, dominadas por poblaciones estelares antiguas. En esta tesis, realizo un estudio fotométrico completo de los satélites del halo externo de la Vía Láctea. Ellos se agrupan en cúmulos globulares, galaxias enanas esferoidales y galaxias enanas ultra-débiles. Para esto, usé un set de datos que al mismo tiempo es profundo, de campo amplio y altamente homogéneo, a diferencia de los existentes en la literatura. En la primera parte de esta tesis, presento evidencia de una correlación entre el índice de Sérsic y el radio efectivo, seguida por una gran fracción de los satélites. Muestro que esta correlación puede ser enteramente reproducida al ajustar relaciones lineales al plano del brillo superficial central versus magnitud absoluta y al plano del índice de Sérsic versus magnitud absoluta, asumiendo la existencia de dos tipos de cúmulos globulares en el halo externo: un grupo caracterizado por presentar alto brillo superficial, con propiedades similares a los cúmulos del halo interno, y otro grupo caracterizado por bajo brillo superficial y que comparte características con las galaxias enanas esferoidales y ultra-débiles. Dadas estas similitudes, discuto la posibilidad de que los cúmulos globulares del halo externo se hayan formado dentro de halos de materia oscura y que las fuerzas de marea de galaxias madres diferentes sean las responsables de las diferencias en las propiedades observadas para ambos grupos de cúmulos. En la segunda parte, llevo a cabo un estudio morfológico de los satélites, con el objetivo de determinar homogéneamente cuáles satélites están sufriendo desmembramiento de marea debido al potencial gravitatorio de la Vía Láctea. Para esto, uso la técnica matched-filter para calcular la densidad estelar en función de la distancia radial desde el centro del satélite. Muestro que la mayoría de las galaxias ultra-débiles presentan irregularidades en su mor- fología, consistente con algún grado de perturbación por fuerzas de marea, mientras que un pequeño número de ellas muestran fuertes signos de esta perturbación. Los cúmulos globu- lares y las galaxias enanas esferoidales muestran mayoritariamente una morfología regular. También muestro que una correlación observada entre la razón masa-luminosidad total y el gratio (definido como la razón entre la aceleración de marea provocada por la Vía Láctea en el satélite y la gravedad estelar interna del satélite) puede ser explicada si se asume que la influencia de marea de la Vía Láctea remueve masa estelar de las partes externas del satélite, mientras la dispersión de velocidad central no se ve afectada. Los resultados de esta tesis apoyan la idea de que las propiedades observadas en los satétiles del halo externo de la Vía Láctea son moldeadas simultáneamente por procesos físicos internos de éstos y por la influencia del potencial gravitacional de la Vía Láctea sobre ellos.