Revealing the outer Galactic disc with Gaia DR2

Abstract

El disco estelar más externo de la Vía Láctea, a distancias desde su centro superiores a 15 kpc, es una de las regiones más desconocidas de nuestra Galaxia. Como las poblaciones estelares del disco externo tienen densidades bajas y las medidas de su distancia tienen errores elevados, es difícil modelar la distribución de tales. Esta tesis pretende explorar esa parte externa de la Galaxia en tres temas conectados entre sí. En primer lugar, investigamos la distribución de la densidad del disco externo y exploramos sus características estructurales. A continuación, estudiamos la curva de rotación del disco exterior y las desviaciones del equilibrio. El último objetivo es analizar la precesión del alabeo del disco y su implicación en el origen del mismo. Con tal fin, desarrollamos un método de deconvolución estadística que nos permite recuperar las cuentas de estrellas hasta una distancia de 20 kpc desde el centro. Además, aplicamos la ecuación de Jeans para derivar la curva de rotación a partir de los datos cinemáticos obtenidos con el mismo método. A lo largo de la tesis, utilizamos los datos de Gaia-DR2, que proporcionan la más completa información astrométrica de la Vía Láctea hasta la fecha. Los resultados apoyan la teoría de que el alabeo es un rasgo de larga duración producido por un mecanismo no gravitacional. También concluimos que, debido al desequilibrio, la ecuación de Jeans puede producir resultados poco fiables a altas distancias Galactocéntricas. Esta tesis aporta así ciertos avances en la exploración del disco galáctico exterior y sienta las bases para futuros trabajos que se llevarán a cabo con las próximas liberaciones de datos de Gaia.

The outer stellar disk of the Milky Way at Galactocentric distances larger than 15 kpc is one of the Galaxy's most unknown regions. As stellar populations in the external disk have low densities and their measured distance has high errors, it is difficult to constrain their distribution. This thesis aims to explore the outer part of the Galaxy in three consisting topics. First, we investigate the density distribution of the outer disk and explore its structural features. Next, we study the outer disk's rotation curve and deviations from equilibrium. The last goal is to analyse the warp precession and its implication on the warp origin. To this end, we develop a statistical deconvolution method that enables us to recover star counts up to Galactocentric distance 20 kpc. Moreover, we apply the Jeans equation to derive rotation curve from kinematic data obtained with the same method. Throughout the thesis we use the second \textit{Gaia} data release, which is the most advanced astrometric information of the Milky Way up to date. The results support the theory that warp is a long-lived feature triggered by a non-gravitational mechanism. We also conclude that due to non-equilibrium, the Jeans equation may produce unreliable results at high Galactocentric distances. Thus, this thesis contributes to the exploration of the outer Galactic disk and laid the foundation for future work to be carried out with the upcoming \textit{Gaia} data releases.