Roberto Muñoz: Desarrollando un método fotométrico para la selección eficiente de cúmulos globulares extragalácticos

Roberto Muñoz es postdoc en el Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica de Chile (Santiago, Chile). Roberto obtuvo su Doctorado en Septiembre del 2009 en la misma casa de estudios y luego hizo un postdoctorado en el Observatorio astronómico de la Universidad de Estrasburgo, Francia. Lo puedes contactar en rmunoz at astro dot puc dot cl

El cúmulo de galaxias de Virgo es el cúmulo de galaxias más cercano a nosotros. El origen de su nombre de debe a su proximidad a la constelación de Virgo y fue descubierto el año 1781 por el astrónomo Charles Messier. El cúmulo de Virgo contiene más de 2 mil galaxias identificadas a la fecha y cerca de 10 mil cúmulos globulares en su parte central.

Actualmente soy miembro de una colaboración internacional llamada Next Generation Virgo Survey (NGVS), la cual está compuesta por astrónomos de América del Norte, Europa y Chile. El objetivo intermedio del NGVS es hacer un catastro completo del cúmulo de Virgo y así identificar todas las estructuras desde los cúmulos globulares, pasando por las galaxias enanas y hasta llegar a las galaxias elípticas cD.

En este artículo presento las observaciones en el Infrarrojo cercano de la parte central del cúmulo de Virgo (NGVS-IR). Las observaciones consisten en imágenes en el filtro K_s de 4 grados cuadrados centrados en torno a la galaxia M87. Las imágenes fueron adquiridas con la cámara WIRCam instalada en el telescopio de 3,6 metros de diámetro Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), el cual está ubicado en la cima del volcán Mauna Kea en la isla de Hawai, EE.UU.. La magnitud límite del survey es K=24.4 en el sistema de magnitudes AB y el seeing promedio es 0,54 segundos de arco.

Diagrama color-color de todos los objetos en la dirección del cúmulo de Virgo. El eje x corresponde al color u-i mientras que el eje y corresponde al color i-K, ambos medidos en aperturas circulares de diámetro 4". Los puntos rojos muestran los cúmulos globulares del cúmulos Virgo confirmados mediante la medición de velocidades radiales. Los cúmulos globulares ocupan una región bien definida entre la secuencia de estrellas (secuencia en la parte inferior del diagrama) y la nube de galaxias (nube de puntos en la parte superior).

Lo novedoso de este trabajo fue combinar nuestra fotometría en el filtro K_s con la fotometría en los filtros u e i presentados en el paper de datos ópticos (Ferrarese et al 2012), y así construir por primera vez el diagrama u-i versus i-K_s (diagrama uiK) de la región central del cúmulo de Virgo. El diagrama uiK (ver Figura 1) permite distinguir claramente cuatro secuencias o grupos: estrellas de nuestra Galaxia (MS stars), cúmulos globulares extragalácticos en Virgo (GCs), galaxias elípticas a redshift menor que 0.5 (Passive galaxies) y galaxias con formación estelar a redshift mayor que 0.8 (SF-ing Background). Los objetos que aparecen de color rojo corresponde a los cúmulos globulares identificados espectroscópicamente con los instrumentos HECTOSPEC en el telescopio MMT e IMACS en el telescopio Baade.

Mediante el uso del diagram uiK pudimos identificar aproximadamente 8 mil cúmulos globulares en los 4 grados cuadros centrales de Virgo, de los cuales aproximadamente la mitad eran desconocidos a la fecha. Este diagrama esta siendo utilizado por la colaboración para el diseño de surveys espectroscópicos de resolución media de los cúmulos globulares en Virgo, y cuyos resultados serán empleados para estudiar la distribución de la materia oscura en los halos de las galaxias más masivas en Virgo y determinar la dinámica global del cúmulo de galaxias de Virgo.

"The Next Generation Virgo Cluster Survey-Infrared (NGVS-IR). I. A New Near-Ultraviolet, Optical, and Near-Infrared Globular Cluster Selection Tool"

Roberto P. Muñoz, et. al

ApJS 210, 4 (2014) - ArXiv:1311.0873

Resumen (en inglés, después del salto + comentarios & compartir)

The NGVS-IR project (Next Generation Virgo Cluster Survey-Infrared) is a contiguous, near-infrared imaging survey of the Virgo cluster of galaxies. It complements the optical wide-field survey of Virgo (NGVS). In its current state, NGVS-IR consists of Ks -band imaging of 4 deg2 centered on M87 and J- and Ks -band imaging of ~16 deg2 covering the region between M49 and M87. We present observations of the central 4 deg2 centered on Virgo's core region. The data were acquired with WIRCam on the Canada-France-Hawaii Telescope, and the total integration time was 41 hr distributed over 34 contiguous tiles. A survey-specific strategy was designed to account for extended galaxies while still measuring accurate sky brightness within the survey area. The average 5σ limiting magnitude is Ks = 24.4 AB mag, and the 50% completeness limit is Ks = 23.75 AB mag for point-source detections, when using only images with better than 0.''7 seeing (median seeing 0.''54). Star clusters are marginally resolved in these image stacks, and Virgo galaxies with \mu _{K_s} \simeq 24.4 AB mag arcsec–2 are detected. Combining the Ks data with optical and ultraviolet data, we build the uiKs color-color diagram, which allows a very clean color-based selection of globular clusters in Virgo. This diagnostic plot will provide reliable globular cluster candidates for spectroscopic follow-up campaigns, needed to continue the exploration of Virgo's photometric and kinematic substructures, and will help the design of future searches for globular clusters in extragalactic systems. We show that the new uiKs diagram displays significantly clearer substructure in the distribution of stars, globular clusters, and galaxies than the gzKs diagram—the NGVS + NGVS-IR equivalent of the BzK diagram that is widely used in cosmological surveys. Equipped with this powerful new tool, future NGVS-IR investigations based on the uiKs diagram will address the mapping and analysis of extended structures and compact stellar systems in and around Virgo galaxies.

Based on observations obtained with WIRCam, a joint project of Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), Taiwan, Korea, Canada, France, and the CFHT, which is operated by the National Research Council (NRC) of Canada, the Institut National des Sciences de l'Univers of the Centre National de la Recherche Scientifique of France, and the University of Hawaii.