Calibration, characterization and analysis of the alhambra photometric system

Resumen

Esta tesis no versa sobre un objeto celeste concreto, ni sobre un instrumento astronómico, ni siquiera sobre un telescopio, versa sobre un objeto singular a caballo ente el concepto y el hecho, trata sobre un sistema fotométrico único: el sistema fotométrico ALHAMBRA. Creo que hay pocos estudiantes de doctorado que hayan tenido la oportunidad, no de aplicar un sistema fotométrico a un problema astronómico particular, sino de estudiar el propio sistema, caracterizarlo, establecer su calibración en flujo, la comparación con otros sistemas fotométricos y analizar su capacidad para conocer las propiedades físicas de los objetos estelares y del medio interestelar que ha atravesado su luz hasta llegar a nosotros. Pues bien, ¿estos son los objetivos de la tesis que ahora presento y yo he tenido la fortuna de realizar este trabajo. El sistema fotométrico ALHAMBRA está constituido por el conjunto de 20 filtros contiguos de banda media, con una anchura similar para todos los filtros de unos 300°A, y que cubren el rango espectral desde 3500°A hasta 9700°A, más los tres clásicos filtros de banda ancha (J, H, Ks) que cubren el rango del infrarrojo cercano hasta 2.2 micras. En este trabajo nos limitamos al análisis del rango óptico. La memoria de la tesis se ha dividido en cuatro capítulos más unas conclusiones. En el primer capítulo que sirve de introducción al estudio, se introduce el concepto de sistema fotométrico y se repasan las características y propiedades de los más señalados hasta llegar al sistema fotométrico en estudio. Es al comienzo del segundo capítulo donde se describen más ampliamente los objetivos científicos del proyecto ALHAMBRA y cómo en base a estos se diseñó el sistema que ahora estudiamos. El capítulo segundo está dedicado a la caracterización del sistema fotométrico. Después de una breve compilación de los conceptos básicos de la radiación estelar y su medida, definimos los estimadores de primer y segundo orden de las respuestas del sistema atmósfera+filtro+detector y los calculamos para las cuatro realizaciones de ALHAMBRA. Realizamos una comparación de los mismos y establecemos una definición del sistema en función de una curva de respuesta. A continuación se detalla el conjunto de estrellas estándares seleccionadas y se establece una estrategia de calibración en flujo. Las ecuaciones de transformación entre el sistema ALHAMBRA y otros sistemas fotométricos se presentan en el capítulo tres. En particular analizamos las relaciones entre ALHAMBRA y Sloan y ALHAMBRA y Gaia. Sloan es el sistema fotométrico en el que se basó el cartografiado SDSS (Sloan Digital Sky Survey) y de gran difusión actual, por el contrario el sistema fotométrico de la misión Gaia es algo por venir, pero que se lleva diseñando y analizando desde hace una década y con el que se obtendrá el mayor catálogo estelar jamás conocido. La última parte de la memoria de tesis (capítulo 4) analiza las posibilidades que ofrece el sistema fotométrico ALHAMBRA para realizar clasificaciones espectrales y determinar los principales parámetros físicos de las estrellas, tanto internos como externos (Teff , log(g), [Fe/H] y E(B¿V) ). Aunque los objetivos científicos del cartografiado sean puramente extragalácticos, se obtendrá también una importante muestra de las poblaciones estelares galácticas. Así, resulta evidente el interés de analizar la capacidad de los ¿espectros¿ de baja resolución ALHAMBRA para obtener estas cuatro variables estelares. Primeramente analizamos el diagrama Q,Q (combinación de colores libre de enrojecimiento) y el diagrama color-color que mejor proporcionan una clasificación espectral preliminar de la población estelar. La construcción de los parámetros Q, lleva implícita el uso de una determinada ley de enrojecimiento interestelar, la elección de tres diferentes conjuntos de datos estelares y la comparación de sus posiciones relativas en el espacio Q,Q nos llevan a elegir la ley que mejor se comporta en este contexto. A continuación analizamos la determinación de los parámetros físicos a partir de relaciones funcionales entre colores, para finalmente proponer una metodología basada en la comparación directa de los 18 Qs consecutivos observables con los derivados de los modelos. Una metodología sugerida por el propio concepto de espectrofotometría. Finalmente se aplica este método a una muestra del catálogo ALHAMBRA. Las conclusiones y líneas de desarrollo futuro forman el quinto y último capítulo.