Los efectos del polvo interestelar en la detección de gamma-ray bursts y su impacto en el estudio de la formación estelar en el Universo temprano.

Abstract

Los estallidos de rayos gamma largo (LGRBs) son eventos astrofísicos de<br />fundamental importancia. No sólo por ser una de las explosiones más luminosas<br />del Universo, sino también por su importancia en el contexto cosmológico y su<br />posible utilización en el estudio de la formación y evolución de las galaxias.<br />Debido a su gran luminosidad, los LGRBs pueden ser detectados incluso a alto<br />redshift y en consecuencia pueden ser usados para estudiar la formación<br />estelar en galaxias demasiado distantes y tenues para ser analizadas usando<br />cualquier otro método. Si bien modelos y observaciones sugieren fuertemente<br />que existe una conexión entre los LGRBs y la muerte violenta de estrellas<br />masivas, aún quedan varios interrogantes acerca de la naturaleza exacta de los<br />progenitores que los producen y distintos escenarios han sido propuestos para<br />explicar su origen. Resulta aparente desde hace un tiempo que, al menos a bajo<br />redshift, los LGRB no trazan la formación estelar de una manera directa. La<br />población de galaxias anfitrionas de LGRBs a bajo redshift es relativamente<br />poco luminosa, menos masiva y con menor metalicidad que las típicas galaxias<br />con formación estelar activa. En particular la metalicidad de los posibles<br />progenitores de LGRBs es considerada un probable factor determinante en la<br />producción de LGRBs. Un aspecto limitante en la determinación precisa del<br />papel de la metalicidad es la presencia de sesgos en las muestras de galaxias<br />anfitrionas de LGRBs, en particular la absorción del polvo podría explicar la<br />omisión de los llamados LGRBs oscuros y de galaxias masivas con alto contenido<br />de polvo en muestras tempranas de galaxias anfitrionas. Para resolver este y<br />otros interrogantes, en esta tesis proponemos modelar las poblaciones de LGRBs<br />dentro del contexto cosmológico provisto por distintas simulaciones<br />hidrodinámicas de formación de galaxias, entre ellas Illustris, una moderna<br />simulación con uno de los mayores volúmenes alcanzados hasta el momento.<br />Dichas simulaciones describen de forma autoconsistente la formación estelar y<br />el enriquecimiento químico del universo permitiéndonos comparar las<br />poblaciones simuladas de LGRBs y de galaxias anfitrionas con las observaciones<br />más actualizadas. Comparamos nuestros resultados con observaciones de los<br />instrumentos y satélites de alta energía {em BATSE}, {em Swift} y {em<br />Fermi}, así como también con una nueva generación de muestras de galaxias<br />anfitrionas generadas a partir de la localización de la emisión en rayos-X de<br />los LGRBs lo que nos permite determinar el papel diferenciado del polvo y la<br />metalicidad en la detección de LGRBs. El uso de las simulaciones nos permite<br />también estudiar la posibilidad de la existencia de una evolución en la<br />luminosidad de los LGRB con el redshift y determinar, bajo la hipótesis de la<br />existencia de una dependencia con la metalicidad, las propiedades de las<br />galaxias anfitrionas de LGRB incluyendo tamaños, masa, metalicidad y tasa de<br />formación estelar. Asimismo, haciendo uso de imágenes de las galaxias<br />simuladas generadas a partir de técnicas de transferencia radiativa,<br />determinamos las morfologías no paramétricas de las galaxias de la simulación<br />Illustris lo que nos permite, no solo estudiar la morfología de las galaxias<br />anfitrionas de LGRBs, sino también determinar la fracción de galaxias<br />anfitrionas que presentan signos de interacción con otras galaxias. Esto nos<br />permite evaluar el uso de las morfologías no paramétricas en el estudio de la<br />tasa de galaxias interactuantes en el Universo local.<br />