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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2024.tde-18072024-141406
Documento
Autor
Nome completo
Elismar Lösch
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2024
Orientador
Banca examinadora
Sodre Junior, Laerte (Presidente)
Cypriano, Eduardo Serra
Ogando, Ricardo Lourenço Correia
Ribeiro, André Luís Batista
Título em inglês
Hydra Supercluster of Galaxies: photometric Investigation and Galaxy-Cluster Memberships
Palavras-chave em inglês
Cosmology: large-scale structure of universe
Galaxies: clusters: individual (Abell 1060 Abell S0636)
Techniques: photometric
Resumo em inglês
At scales of dozens of Megaparsecs (Mpc), the distribution of baryonic and dark matter in the Universe forms the so-called cosmic web. Galaxy clusters serve as the nodes of this intricate structure, and are connected by filamentary chains of galaxies and groups that collectively form galaxy superclusters. In this work, we carried a photometric investigation of the Hydra Super- cluster of galaxies, a large agglomeration of galaxies in the local Universe (z 0.012) composed primarily by the Hydra Cluster (Abell 1060) and its neighbors, such as the Antlia Cluster (Abell S0636). For this, we employ mainly data from the Fourth Data Release of the Southern Pho- tometric Local Universe Survey (S-PLUS DR4), characterized by a 12-filter photometric system that allows for the determination of high-precision photometric redshifts (photo-zs). Our primary objective is to determine galaxy-cluster memberships, enabling us to investigate the properties and evolution of galaxies within these structures. Additionally, this informa- tion aids in the selection of targets for upcoming spectroscopic redshift surveys like CHANCES (CHileAN Cluster galaxy Evolution Survey). Typically, the determination of galaxy member- ships in clusters and other structures relies on spectroscopic redshifts. However, the cost of extensive spectroscopic observations and the absence of a comprehensive survey in the southern hemisphere, comparable to the Sloan Digital Sky Survey (SDSS), has restricted these observa- tions to only the brightest galaxies. To address this limitation, we utilize photometric redshifts to refine membership assignments in the southern hemisphere structures. Our work incorporates the development and implementation of two distinct galaxy-cluster membership methods. The first method employs a sigma-clipping technique, taking into account the typical photo-z uncertainty as a function of galaxy magnitude to identify cluster members. This method has been applied to select targets for observation within the CHANCES Survey. The second method employs a robust Bayesian approach to assign membership probabilities to galaxies in clusters. This approach considers the complete probability density function (PDF) of galaxy photo-z as input. We have successfully tested this method on cluster mocks and applied it to clusters within the Hydra Supercluster region, yielding typical values of purity and completeness of approximately 80%. For the Hydra Cluster, we achieved estimated completeness and purity values of, respectively, 92% and 68% with a 35% membership probability threshold using the second method. Since we are interested in the whole region of Hydra Supercluster, an additional result of our work includes a compilation of 121 groups and clusters of galaxies collected from the literature in the volume of the Supercluster, as well as a search for X-rays sources from the First Data Release of SRG/eROSITA All Sky Survey (eRASS1), that resulted in counterparts at the location of Hydra and Antlia clusters, and a third source associated with NGC 3091, an elliptical galaxy at the northern part of the Supercluster.
Título em português
Superaglomerado de Galáxias de Hydra: investigação fotométrica e pertencimento galáxia-aglomerado
Palavras-chave em português
Cosmologia: estrutura em larga escala do Universo
Galáxias: aglomerados: individual (Abell 1060 Abell S0636)
Técnicas: fotometria
Resumo em português
Em escalas de dezenas de Megaparsecs (Mpcs), a distribuição de matéria bariônica e matéria escura no Universo forma a chamada teia-cósmica. Aglomerados de galáxias servem como os nós dessa intrincada estrutura, e são conectados por cadeias filamentares de galáxias e grupos que coletivamente formam superaglomerados. Neste trabalho, realizamos uma investigação fo- tométrica do Superaglomerado de galáxias de Hydra, uma grande aglomeração de galáxias no Universo local (z 0.012), composta primariamente pelo Aglomerado de Hydra (Abell 1060) e seus vizinhos, como o Aglomerado de Antlia (Abell S0636). Para isso, empregamos principal- mente dados do quarto Data Release do Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS DR4), caracterizado por um sistema fotométrico de 12 filtros que permite a determinação de redshifts fotométricos (photo-zs) de alta precisão. Nosso objetivo primário é a determinação do pertencimento galáxia-aglomerado, que nos permite investigar as propriedades e evolução de galáxias nessas estruturas. Adicionalmente, essa informação auxilia na seleção de alvos para futuros surveys espectroscópicos como o CHANCES (CHilean Cluster galaxy Evolution Survey). Tipicamente, a determinação do pertencimento de galáxias em aglomerados e outras estruturas depende de redshifts espectroscópicos. No entanto, os custos de observações espectroscópicas extensivas e a inexistência de um survey compreensivo no hemisfério sul, comparável ao Sloan Digital Sky Survey (SDSS), restringiu essas observações apenas às galáxias mais brilhantes. Para lidar com essa limitação, nós utilizamos redshifts fotométricos para refinar a atribuição de membros em tais estruturas do hemisfério sul. Nosso trabalho incorpora o desenvolvimento e implementação de dois métodos distintos de pertencimento galáxia-aglomerado. O primeiro método emprega uma técnica de sigma-clipping, tomando em consideração a incerteza típica nos photo-zs como função da magnitude das galáxias para identificar membros dos aglomerados. Este método está sendo aplicado para selecionar alvos para observação pelo survey CHANCES. O segundo método emprega uma técnica Bayesiana robusta para atribuir probabilidades de pertencimento para galáxias em aglomerados. Esta abordagem considera toda a função de densidade de probabilidade (PDF, na sigla em inglês) dos photo-zs das galáxias como entrada. Nós testamos este método com sucesso em mocks de aglomerados e o aplicamos em aglomerados na região do Superaglomerado de Hydra, produzindo valores típicos de pureza e completeza de aproximadamente 80%. Para o Aglomerado de Hydra, atingimos valores estimados de pureza e completeza de, respectivamente, 92% e 68% com um corte de 35% na probabilidade de pertencimento usando o segundo método. Uma vez que estamos interessados em toda a região do Superaglomerado de Hydra, um resul- tado adicional do nosso trabalho inclui uma compilação de 121 grupos e aglomerados de galáxias coletados da literatura no volume do Superaglomerado, assim como uma busca por por fontes de raios-X do Primeiro Data Release do SRG/eROSITA All Sky Survey (eRASS1), que resultou em contrapartes na localização do Aglomerado de Hydra e Aglomerado de Antlia, e uma terceira fonte associada com a NGC 3091, uma galáxia elíptica na parte norte do Superaglomerado.
 
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Dissertation.pdf (14.28 Mbytes)
Data de Publicação
2024-07-19
 
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