Simulação de um catálogo espectrofotométrico 4 os surveys J-PAS e SuMIRe. Laerte Sodré Jr. Fevereiro, 2011

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1 Simulação de um catálogo espectrofotométrico 4 os surveys J-PAS e SuMIRe Laerte Sodré Jr. Fevereiro, 2011

2 O que é o Pau Brasil Consórcio para organizar a participação brasileira no projeto J-PAS J-PAS: Javalambre Physics of the Accelerating Universe Astrophysical Survey Proposto por pesquisadores espanhóis do Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, Granada) e do Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA, Teruel) PI: Txitxo Benitez (IAA) Objetivo principal: medir oscilações acústicas de bárions (BAOs) para estudar a natureza da energia escura

3 Evidências de um universo acelerado Paradigma pré-1998: o universo está em expansão desacelerada (devido ao caráter atrativo da gravitação) 1998: observações de SN Ia indicam que o universo está se acelerando SN Ia são bons indicadores de distância: são padrões de luminosidade Observações de SNs distantes indicam que elas são menos brilhantes que o esperado com a cosmologia FRW tradicional As observações podem ser explicadas introduzindo-se uma constante cosmológica (ou outra coisa), que leva a um universo acelerado

4 O paradigma cosmológico atual: Universo ΛCDM: constante cosmológica + matéria escura fria WMAP (Hinshaw et al. 2008) Curvatura nula (densidade = densidade crítica) Energia escura: 0.72 Matéria escura: 0.23 Matéria bariônica: (em unidades da densidade crítica) 4

5 Evidências de um universo acelerado 1990: Efstathiou et al distribuição de galáxias em grandes escalas Inflação: o universo deve ter curvatura nula (densidade crítica) Ωm ~ 0.2 : observações de aglomerados de galáxias simulações com CDM: Ωm deve ser pequeno As observações são melhor explicadas se o universo tiver curvatura nula

6 real SDSS CfA 2dFGRS simulated Springel, Frenk & White Nature, April 06

7 oscilações acústicas de bárions (BAOs) O que são BAOs: No começo, o universo é um plasma ionizado As perturbações nos bárions e fótons viajam com a velocidade do som no meio: cs = c / 31/2 Em z~1000 (t~400 mil anos), o universo fica neutro, os fótons começam a viajar livremente e os bárions param de ser arrastados Formação dos BAOs

8 oscilações acústicas de bárions (BAOs) O que são BAOs: Na era radiativa halos de matéria escuraembriões das galáxias atuais- começam a se formar por colapso gravitacional Os fotons e a matéria ordinária estão acoplados eletromagneticamente e escapam dos halos devido à pressão de radiação Isso produz uma onda sonora carregando fotons e barions a partir do halo Em z~1000, o universo fica neutro, os fótons viajam livremente e os bárions param de ser arrastados a escala de BAO é uma régua padrão: cst ~ 150 Mpc

9 BAOs: evolução do perfil de densidade ρ(r)r2 final da era radiativa

10 BAOs: evolução do perfil de densidade ρ(r)r2

11 oscilações acústicas de bárions (BAOs) Detecção de BAOs com a função de correlação galáxia-galáxia número esperado de galáxias dentro de um volume dv a uma distância r de outra galáxia: dn = n[1 + ξ(r)] dv ξ(r), a função de correlação, mede o excesso de probabilidade, em relação `a distribuição uniforme, de se encontrar uma galáxia a uma distância r de outra

12 oscilações acústicas de bárions (BAOs) A escala de BAO é uma régua padrão Detecção de BAO transversal na distribuição de galáxias obtida com o SDSS usando a função de correlação de galáxias A amplitude do sinal depende da quantidade de barions e matéria escura Eisenstein et al. 2005

13 oscilações acústicas de bárions (BAOs) A escala de BAO pode ser medida tanto transversalmente quanto radialmente! BAO radial: é preciso se conhecer os redshifts das galáxias com boa precisão!

14 Objetivo principal do JPAS: medir as oscilações acústicas de bárions (BAOs)

15 Javalambre Astrophysical Observatory Dois telescópios de grande FOV dedicados ao J-PAS: 2.5m e 80cm T250 FOV: ~7 graus quadrados ~0.2 arcsec/pixel 42 filtros Profundidade: ~22 mag AB (5σ) T80 FOV: 3 graus quadrados ~0.5 arcsec/pixel 14 filtros Profundidade: ~21 mag AB (3σ)

16 Javalambre Astrophysical Observatory Câmeras: CCDs de grande formato STA K x 10K, 9 mu/pixel T80: câmera com um único CCD T250: mosaico de 14 CCDs (optimal packing) 1 filtro por CCD; 3 rodas de filtro filtros fora do criostato, mais próximos possível da janela de entrada

17 Estratégia observacional do J-PAS: Início previsto para 2012; duração do survey principal: 4 anos Medidas de posições e redshifts fotométricos para > 14 milhões de galáxias vermelhas luminosas (L>L*) com i < 22.5 (e z<0.9) em 8000 graus quadrados do céu Comparação: SDSS/DR7- ~1 milhão de espectros de galáxias (de todos os tipos) mais brilhantes que r=17.8 em ~9000 graus quadrados Inovação: sistema de filtros otimizados para BAO! Vai permitir medir BAO radial e transversal

18 Estratégia observacional do J-PAS: Inovação: sistema de filtros otimizados para BAO! Requisitos para BAO radial: Largura do pico ~10 Mpc exige precisão em redshift de Δz/(1+z)~0.003 (zphot no SDSS: ~0.03) Isso é conseguido com 42 filtros estreitos (~100A de largura) cobrindo a região visível do espectro Outra possibilidade (mais cara!): espectroscopia (como no WFMOS)

19 Precision on w (assumed constant) for different proposed ground-based BAO Surveys. All other cosmological parameters are kept fixed, therefore the overall scale is unrealistic, but the relative reach of the different proposals should be realistic. Benitez et al., 2009, ApJ, 691, 241

20 Estratégia observacional do J-PAS: Esse sistema de filtros produz, efetivamente, um espectro de baixa resolução (R~50 60) Permite muitas outras ciências!

21 Mais ciência: Outros observáveis de BAOs que dependem da evolução das estruturas (ME): contagens de aglomerados de galáxias Lentes gravitacionais SN Ia Estruturas em grandes escalas

22 Mais ciência: Transientes: SNs, GRBs, estrelas variáveis, asteróides Populações estelares do halo da Via Láctea, sub-estruturas no halo (fósseis de eventos de acresção), satélites Evolução de galáxias: espectro de baixa resolução para TODAS as galáxias mais luminosas que L* para z<1 na área do survey Evolução de galáxias: espectro espacialmento resolvido das galáxias mais próximas (tipo um IFU gigante: ÚNICO!!)

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