Grupo de Astrofísica

Observatórios Virtuais, SDSS e STARLIGHT

Durante a última década, o salto tecnológico na instrumentação astronômica fez crescer de forma considerável o número de projetos dedicados ao mapeamento de galáxias no Universo. Esta nova era na “indústria” de levantamentos de galáxias (surveys) cresceu juntamente com a nossa necessidade de compreender as propriedades observadas de galáxias e definir uma teoria cosmológica consistente com as observações. A avalanche de dados científicos obtidos por tais projetos deu origem a uma nova forma de pesquisa na área de Astrofísica Observacional, popularmente referida por “mineração” ou “garimpagem” de dados, fruto da necessidade da exploração e manipulação dos bancos de dados, além da criação de novos produtos científicos a partir dos dados brutos obtidos pelos surveys. Neste sentido, tornou-se indispensável o desenvolvimento de um amplo e diversificado conjunto de ferramentas para redução, armazenamento, organização, integração, análise e exploração de dados. Este conjunto de programas, protocolos e convenções é o que hoje chamamos Observatório Virtual (VO).

O Grupo de Astrofísica da UFSC é um dos pioneiros em VOs no país e originou-se com a aplicação do código STARLIGHT de síntese espectral de populações estelares a todos os espectros de galáxias obtidos pelo Sloan Digital Sky Survey, um dos maiores projetos observacionais já realizados até hoje. O STARLIGHT ajusta espectros observados Å a Å, utilizando combinações lineares de populações estelares simples, cujos espectros são previstos pela nova safra de modelos de síntese evolutiva de populações estelares produzidos por Bruzual & Charlot (2003). Resumidamente, o código processa os dados levando-os de um espaço de observáveis (fluxos em cada lambda) a um espaço de propriedades físicas, como massa estelares, idades e metalicidades médias, profundidade óptica de poeira, dispersão de velocidades estelares e a própria história de formação estelar (SFH) das galáxias são recuperados através desta análise.

Os resultados obtidos são excelentes e têm sido utilizados em diversos estudos, dentre os quais destacamos a série de artigos intitulada “Semi Empirical Analysis of Galaxies” (SEAGal): Cid Fernandes et al. (2005); Mateus et al. (2006); Stasińska et al. (2006); Mateus et al. (2007); Cid Fernandes et al. (2007); Asari et al. (2007); Stasińska et al. (2008); Asari et al. (2009); Cid Fernandes et al. (2010); Cid Fernandes et al. (2011). Esta série de artigos começa com uma apresentação do método e testes diversos, além de sua aplicação a uma amostra inicial de 50 mil galáxias do SDSS. Já neste primeiro trabalho, em 2005, obtivemos resultados cientificamente relevantes, originais e bastante encorajadores, como ajustes espectrais de qualidade até então nunca antes obtidos, relações empíricas entre a extinção do gás e a extinção da luz estelar, e uma forte correlação entre a metalicidade do gás e das estrelas, ambas obtidas por primeira vez na literatura. Artigos seguintes exploraram temas correlatos e ampliaram a amostra a essencialmente todo o SDSS.

A combinação desta ferramenta de trabalho (o STARLIGHT) com a abundância de espectros disponíveis (o SDSS) abriu um vasto leque de possibilidades de pesquisa. Além disso, este avanço nos permitiu criar um dos primeiros bancos de dados públicos com propriedades físicas e SFHs de galáxias. Em casjobs.starlight.ufsc.br encontra-se a versão atual deste recurso inovador, que integra os resultados de nossa análise aos vários outros dados disponíveis para quase 1 milhão de galáxias, além de dados no ultravioleta do GALEX e redshifts fotométricos.

Núcleos ativos de galáxias

Variabilidade é uma das propriedades mais fundamentais e intrigantes de núcleos ativos de galáxias (AGN), abrangendo um vasto espectro de luminosidades (de LINERS a quasares) e distâncias, sendo observada em objetos desde o universo local até as maiores distânciais conhecidas (z > 4). Dado que a emissividade de núcleos ativos é máxima na região dominada pelo chamado “Big UV Bump que cobre a faixa do óptico e ultra-violeta, o estudo da variabilidade nessa faixa espectral é central para o entendimento do mecanismo gerador de energia. O tema da variabilidade em AGNs ganhou Impeto nos anos 80, quando ficou estabelecido que as variações no contínuo precediam as variações das linha de emissão por intervalos de dias a meses, um fenômeno tradicionalmente interpretado como um efeito de “reverberação” ou “eco”. Nesse cenário as nuvens da “Broad Line Region” (BLR) ecoam as variações do campo de radiação nuclear, de modo que o retardo entre o sinal da fonte central e o eco das linhas espectrais reflete a distribuição geométrica das nuvens emissoras. Esta teoria motivou intensas campanhas de monitoramento de cerca de uma dezena de fontes, visando mapear a BLR destes objetos usando técnicas matemáticas de inversão. É importante porém observar que a teoria de reverberação não faz qualquer alusão à origem física das variações do contínuo. Dessa maneira, o enfoque no mapeamento por técnicas de reverberação desviou o interesse da comunidade astronômica da fisica da variabilidade para a geometria da BLR, deixando uma enorme lacuna a ser preenchida. É objetivo desta linha de pesquisa corrigir esta situação, deslocando a ênfase dos efeitos da variabilidade sobre o meio para o entendimento de suas causas. Para tanto, investigamos aspectos da variabilidade de AGNs de todas as luminosidades, tanto individual como globalmente, de modo a proporcionar um entendimento amplo do mecanismo responsável pela variabilidade de galáxias ativas. Dentre os estudos desenvolvidos atualmente destacamos: (1) Reconhecimento de padrões recorrentes de variabilidade em AGNs. Estamos analisando a curva de luz histórica de NGC 5548 para testar a proposta de Cid Fernandes de que as variações de brilho em AGN seguem um padrão matemático regular. (2) Monitoramento de AGNs de baixa luminosidade (LLAGN). Embora se conheçam muitos LLAGN, pouco se sabe sobre sua variabilidade. Sabe-se porém que variações dramáticas podem ocorrer após longos períodos de quiescência, como comprova o interessante caso de NGC 1097. 0 monitoramento de uma amostra grande de LLAGN permitirá deduzir a frequência de variações entre LLAGN, a duração do ciclo de atividade e sua energética, bem como aprimorar a estatística das transições de Seyfert tipo 1 para tipo 2. Estes resultados proporcionarão testes diretos de teorias para a origem das variações.