Caracterización de la emisión de microondas en M31 usando nuevos datos del Sardinia Radio Telescope

Abstract

In this study, we have performed the correlation analysis between the microwaves maps and both, the far - mid infrared maps and the parameters maps in the Andromeda galaxy. For this aim, we have used intensity maps from the Sardinia Radio Telescope and public data from both the Herschel Space Observatory and Spitzer Space Telescope. The parameters maps used were created by combining public data and models produced by DustEM. There are four sections: the introduction, the methodology, the results and the conclusions. In the first section, it’s established the basic knowledge. We have begun by explaining what interstellar medium (ISM) is as well as the phenomena that take place in its inner. Those include: the temperature, composition and relative abundance for different dust grain types which are found in the medium. Next, we present various emission mechanisms focusing on the anomalous microwave emission. Later on, we gather up and display information about the Andromeda galaxy, explaining its suitability to be our object of study, justifying the reason for us to choose it over other galaxies. In the second one, we have explained the basic characteristics of the radio telescope that we have used for the C-band and K-band observations. This is followed by the observation, planning and measurement strategies of the calibration sources. Then, we have described the treatment carried out on the observations, as well as the models obtained through DustEM and the archive maps that we have selected. In the last part of this sextion we have detailed in depth the process to adjust the archive maps to our microwave maps. To close this section, we have added an explanation on how the correlations between maps have been made, as well as the procedure followed using both the DustEM and the infrared maps in order to obtain the parameter maps. In the third section - which can be divided into two smaller blocks - the results of this study are presented. We have started the first one by finding out the correlation which exists between both microwave and infrared maps. This has been done having the adjusted maps as references. We have obtained, in most of the results of the correlations, values of the Pearson’s coefficient around 0.6 (for the ring’s region), 0.4 (for the disc’s area) and 0.2 (for the nucleus). However, for the nucleus we have got other values in the maps of 24 and 100 m, for which the values have been around 0.7. In the second one, the correlation between the SRT and both the BG and ISRF map have shown values for the coefficient of Pearson around 0.7 in the ring and 0.5 in the disc. For the nucleus in the ISRF, the value has been of 0.7 (being the same as it was for the ring), but the nucleus hasn’t show any correlation with the BG. For the VSG map we have found a correlation of around 0.4 with the disc. Finally, in the fourth and last section, we have resolved that the correlation between the SRT and parameters maps indicate that the emission of microwaves is mainly related with the intensity of the radiation field, with the abundance of BG and with the dust’s temperature. Regarding the relation between the abundance of VSG and the microwave emission, it has only been noticed in the disc. This results are coherent with the ones obtained in the work of Tibbs et al. (2012). On the other hand, the results for the dust’s species haven’t been conclusive, due to the results may have been affected by diverse factors. Therefore, it’s concluded that, for improving the outcomes, it would be required that we rose the range of values (used for the dust’s species), used another adjustment technique or a more accurate and precise model.

En este trabajo se ha realizado el an´alisis de la correlaci´on entre mapas de microondas combinados con mapas de archivo para infrarrojo lejano y medio, y mapas de par´ametros para la galaxia de Andr´omeda. Se han usado mapas en intensidad procedentes del Sardinia Radio Telescope y datos p´ublicos procedentes de Herschel Space Observatory y Spitzer Space Telescope. Los mapas de par´ametros usados se han creado a partir de la informaci´on obtenida al combinar los mapas de archivo y con los modelos generados por el c´odigo DustEM. En la primera secci´on se establece los conocimientos b´asicos. Comenzamos explicando en qu´e consiste el medio interestelar (ISM de sus siglas en ingl´es) as´ı como los fen´omenos que se manifiestan en su interior, la diversidad de medios que encontramos asociados a unos valores de temperatura determinados y composici´on, o las abundancias de distintas especies de polvo. Luego presentamos los diversos mecanismos de emisi´on presentes en el ISM centr´andonos en los mecanismos de emisi´on propuestos para explicar la emisi´on an´omala de microondas (AME de sus siglas en ingl´es). A continuaci´on exponemos informaci´on sobre la galaxia de Andr´omeda explicando la idoneidad para ser nuestro objeto de estudio. En la segunda secci´on, explicamos las caracter´ısticas b´asicas el radiotelescopio que usamos para las observaciones en banda C y banda K, seguido de las estrategia de observaci´on, planificaci´on y medici´on de las fuentes de calibraci´on. Luego, hablaremos sobre el tratamiento realizado sobre las observaciones as´ı como los mapas de archivo que hemos seleccionado y sobre el DustEM. En la ´ultima parte de este cap´ıtulo detallaremos con profundidad el proceso para ajustar los mapas de archivo a los mapas en microondas. Para cerrar este cap´ıtulo, se explicar´a c´omo se han realizado las correlaciones entre mapas y el procedimiento seguido empleando DustEM y los mapas en el infrarrojo para obtener los mapas de par´ametros. En la tercer secci´on, se presentan los resultados de este estudio. Partiendo de mapas ajustados, comenzaremos la primera parte del cap´ıtulo estimando la correlaci´on entre los mapas en microondas y los mapas en infrarrojo. Obteniendo en la mayor´ıa de las correlaciones valores del coeficiente de Pearson en torno a 0.6 para la regi´on de anillo, sobre 0.4 para la regi´on de disco y valores en torno a 0.2 para el n´ucleo, excepto para los mapas de 24 y 100 m. En la segunda parte de esta secci´on, la correlaci´on de los mapas de SRT con el mapa de BG y ISRF muestran valores del coeficiente de Pearson en torno a 0.7 en regiones como el anillo y el n´ucleo, excepto BG que no muestra correlaci´on con el n´ucleo, y 0.5 en el disco. Para el mapa de VSG encontramos una correlaci´on en torno a 0.4 con el disco. Finalmente, en la cuarta secci´on, se concluye que la correlaci´on entre los mapas de SRT y los mapas de par´ametros indican que la emisi´on de microondas se relaciona principalmente con la intensidad del campo de radiaci´on, con la abundancia de BG y con la temperatura del polvo. Respecto a la relaci´on entre la abundancia de VSG y la emisi´on en microondas s´olo es observada en el disco. Estos resultados son coherentes con los obtenidos en Tibbs et al. (2012). En cambio, los resultados para las especies de polvo no son concluyentes debido a diversos factores que han podido perjudicar los resultados. Por lo tanto se concluye que para mejorar los resultados se debe usar un modelo m´as preciso, aumentar el rango de valores usados para las especies de polvo o usar otra t´ecnica de ajuste.