Monte Carlo simulacija protojata galaksija u COSMOS pregledu polja Neven Tomičić Fizički odsjek PMF-a, Sveučilište u Zagrebu Mentorica: doc. Dr. sc. Vernesa Smolčić 3. veljače 2015

Sadržaj Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Literatura 2. 1. Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Literatura 3. i 4. 5.

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati GRUPA GALAKSIJA Slika 1 od: Rendgenski spektar – NASA / CXC / Canada-France-Hawaii-Telescope / Coelum. CfA / E.O’Sullivan; vidljivi spektar – <50 gal., radijus do 2 Mpc L~ 2x1010 Lʘ , M< 1014 Mʘ v~ 150 km/s JATA GALAKSIJA 50-2000 gal., virijalizirane L> 2x1010 Lʘ , M> 1014 Mʘ v~ 200-1000 km/s Galaksije: 5% mase Tamna tvar: do 85% mase Među-klasterski medij (ICN): Slika 1: Stephanov Kvintet – grupa galaksija. Slika 2 od :Hubble Space Telescope; NASA/ESA i) oko 10% mase ii) T~108 K iii) Zrači u rendgenskom području Slika 2: Jato galaksija Virgo

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati PROTOJATO GALAKSIJA (PC) predak jata Nevirijalizirani skup 2 < z < 7 Traže se pomoću Voronoi dijagrama ili broja gustoće disperzija brzina: 100-1000 km/s hijerarhijski rast u jato: http://www.as.utexas.edu/~ykchiang/ Chiang et al. (2013) Slika 3: Razvoj jata galaksija iz protojata Spajanje Stvaranje novih zvijezda Sjajne i aktivne galaksije U središtu su uočene: AGN vatrometne galaksije (pod-milimetarske galaksije) TIPOVI: Coma, Virgo i Fornax

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati CILJ RADA: Monte Carlo simulacijom generirati PC različitih tipova i crvenog pomaka (z) karakteristike nedostataka metode traženja PC na nebu (dok se koriste fotometrijska opažanja) Kubo et al. 2015 ApJ 799 38 TRAŽENJE PC-A NA NEBU (fotometrijska opažanja) 2 PROBLEMA Slika 4: Protojato u SSA22 polju. Odabir raspona z Galaksije u polju (engl. Field galaxies) Neke galaksije PC-a se ne vide KONTAMINACIJA KOMPLETNOST EFEKTIVNI RADIJUS

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati MONTE CARLO Termodinamika Sim,. et al. Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 408 (2010) 1396 Široka klasa računalnih algoritama koja ima važnu ulogu u računalnoj fizici Nasumično ponavljanje događaja Nasumično postavljanje ansambla velikog broja objekata Dinamičke simulacije . . . Nuklearna fiz. http://miil.stanford.edu/research/ simulation.html CILJ: numerički rezultat ili konačna raspodjela Astronomija http://aramis.obspm.fr/~novak/animations.html

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Simulacije se baziraju na pridruživanju 3 vektora Opis podataka u COSMOS polju DEKLINACIJA, REKTASCENZIJA, Z Distribuciju brzine gal. u protojatima Distribucija površinske gustoće galaksija R: http://cosmos.astro.caltech.edu/ R: COSMOS katalog + Chiang et al. (2013) Preciznost fotometrijskog z U COSMOS pregledu neba

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati PRECIZNOST FOTOMETRIJSKOG CRVENOG POMAKA Slika 7: Usporedba spektroskopskog i fotometrijskog crvenog pomaka Smolčić et al. (2014) Slika 5: Određivanje spektroskopskog z http://lcogt.net/spacebook/redshift Glavni doprinos pogrešci pri traženju protojata u COSMOS pregledu neba Slika 6 :Određivanje fotometrijskog z http://www.stsci.edu/~dcoe/BPZ/intro.html

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati VORONOI TESELACIJA TRAŽENJE PROTOJATA Promatra se nebo u rasponu: Voronoi teselacija Traži se središte f (gustoće galaksija oko središta) -> δg Slika 8: Voronoi dijagram Slika 9: Postupak traženja PC u COSMOS polju

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati PODRUČJA SA VIŠKOM GALAKSIJA (engl. overdensity) : δg Slika 10: Shema računanja δg Slika 11: Diferencijalni profil viška gustoće (δg)

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati SIMULACIJE I ANALIZA Galaksije u polju + Protojato Metoda traženja protojata Kontaminacija Kompletnost EFEKTIVNI RADIJUS

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Simulacija galaksija u polju COSMOS katalog Slika 12: COSMOS polje i raspodjela po z Slika 13: Simulacija galaksija u polju

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Simulacija galaksija u protojatu Chiang et al. (2013) Slika 14: Diferencijalni profil viška gustoće Središte PC: nasumično Položaj galaksija u kružnim isječcima: nasumično postavljeni Dodjeljivanje zphot !!! Slika 15: Simulirano protojato

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Dodjeljivanje fotometrijskog z Slika 16: Računanje raspodjele nasumičnog dodjeljivanja fotometrijskog z galaksijama PC-a Slika 17: Primjer raspodjele z simuliranih galaksija PC-a

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati KOMPLETNOST Slika 18: Prikaz PC i izbacivanja galaksija čiji je z izvan zadanog raspona z

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati KONTAMINACIJA Slika 19: Prikaz spajanja field galaksija i PC-a

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Slika 20: COSMOS polje nakon traženja PC-a (Lijevo) i pravi PC (desno) 2 problema: Koje galaksije jesu galaksije PC-a, a koje nisu? Koliko smo galaksija PC-a izbacili iz našeg COSMOS polja (zbog z)?

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Slika 21: Rekonstrukcija PC-a REKONSTRUKCIJA Slika 22: Diferencijalni broj galaksija po kružnim isječcima

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Slika 24: Integralni, normirani broj gal. Sve galaksije imaju istu masu Slika 23: Površinska gustoća

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati REZULTATI i DISKUSIJA Generirano je 15 PC, za svaki tip i z=2, 3, 4 i 5 Voronoi dijagrami i δg D1) Voronoi: na većim z->PC teže izdvojiti od okruženja D2) δg : glatka funkcija na malim z Zbog nasumičnosti i malog broja galaksija Slika 25: Voronoi dijagrami i δg

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati KOMPLETNOST I KONTAMINACIJA D4)Kontaminacija: Nepravilnija na većim z zbog nasumičnosti i malog broja gal. Coma ima više galaksija od Fornaxa Δz Slika 27: Kontaminacija Slika 26: Kompletnost u ovisnosti o z D3) Kompletnost: blago raste zbog Δz Devijacija veća zbog nasumičnosti davanja z galaksijama

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati RAZLIKA I OMJERI EFEKTIVNIH RADIJUSA D5) Efektivni radijusi: Devijacija raste za veće z, zbog malog broja galaksija i nasumičnosti Slika 28: Razlika i omjeri efektivnih radijusa izračunatih u ovom radu i iz Chiang et al. (2013)

Uvod Podaci Traženje protojata Simulacije Rezultati Razlog razlikama u efektivnim radijusima? Chiang et al. (2013): Raspodjela mase na galaksije, halo tamne tvari i intra-klasterski plin Unutar efektivnih radijusa se nalazi do 65% masa pojedinih haloa te do 40% ukupne mase PC Ovaj rad: -Sve galaksije imaju istu masu Za z=2 i 3 : 65% galaksija se nalazi unutar efektivnog radijusa Za z=4 i 5 : između 40% i 60% galaksija se nalazi unutar efektivnog radijusa Slika 29: Efektivni radijusi u ovisnosti o crvenom pomaku

CILJ RADA: karakteristike nedostataka metode traženja PC na nebu (fotometrijska opažanja) Monte Carlo simulacijom generirati PC različitih tipova i crvenog pomaka METODE i SIMULACIJE : Metoda traženja COSMOS katalog Chiang et al. (2013) Smolčić et al. (2014) Galaksije u polju + protojata Efektivni radijusi Kontaminacija Kompletnost REZULTATI : devijacija raste na većim z, zbog malog broja galaksija Kompletnost blago raste zbog Δz Kontaminacija raste sa r Radijusi rastu na većim z Razlike u radijusima- zbog raspodjele mase

Literatura Chiang, Overzier, Gebhardt 2013, ApJ, 779, 127 Smolčić, V., Karim, A., Miettinen, O., Novak, N., et al. 2014, A&A, prihvaćeno Smolčić, V., Miettinen, O., Tomičić, N., et al. 2014, A&A, u pripremi Sparke S. L. & Gallagher J.S. , 2007 , Galaxies in the Universe: An Introduction , in Cambridge Univer sity Press, p. 278 …

Hvala na pažnji!