Search

Los estallidos de rayos gamma largo (LGRBs) son eventos astrofísicos de fundamental importancia. No sólo por ser una de las explosiones más luminosas del Universo, sino también por su importancia en el contexto cosmológico y su posible utilización en el estudio de la formación y evolución de las galaxias. Debido a su gran luminosidad, los LGRBs pueden ser detectados incluso a alto redshift y en consecuencia pueden ser usados para estudiar la formación estelar en galaxias demasiado distantes y tenues para ser analizadas usando cualquier otro método. Si bien modelos y observaciones sugieren fuertemente que existe una conexión entre los LGRBs y la muerte violenta de estrellas masivas, aún quedan varios interrogantes acerca de la naturaleza exacta de los progenitores que los producen y distintos escenarios han sido propuestos para explicar su origen. Resulta aparente desde hace un tiempo que, al menos a bajo redshift, los LGRB no trazan la formación estelar de una manera directa. La población de galaxias anfitrionas de LGRBs a bajo redshift es relativamente poco luminosa, menos masiva y con menor metalicidad que las típicas galaxias con formación estelar activa. En particular la metalicidad de los posibles progenitores de LGRBs es considerada un probable factor determinante en la producción de LGRBs. Un aspecto limitante en la determinación precisa del papel de la metalicidad es la presencia de sesgos en las muestras de galaxias anfitrionas de LGRBs, en particular la absorción del polvo podría explicar la omisión de los llamados LGRBs oscuros y de galaxias masivas con alto contenido de polvo en muestras tempranas de galaxias anfitrionas. Para resolver este y otros interrogantes, en esta tesis proponemos modelar las poblaciones de LGRBs dentro del contexto cosmológico provisto por distintas simulaciones hidrodinámicas de formación de galaxias, entre ellas Illustris, una moderna simulación con uno de los mayores volúmenes alcanzados hasta el momento. Dichas simulaciones describen de forma autoconsistente la formación estelar y el enriquecimiento químico del universo permitiéndonos comparar las poblaciones simuladas de LGRBs y de galaxias anfitrionas con las observaciones más actualizadas. Comparamos nuestros resultados con observaciones de los instrumentos y satélites de alta energía BATSE, Swift y Fermi, así como también con una nueva generación de muestras de galaxias anfitrionas generadas a partir de la localización de la emisión en rayos-X de los LGRBs lo que nos permite determinar el papel diferenciado del polvo y la metalicidad en la detección de LGRBs. El uso de las simulaciones nos permite también estudiar la posibilidad de la existencia de una evolución en la luminosidad de los LGRB con el redshift y determinar, bajo la hipótesis de la existencia de una dependencia con la metalicidad, las propiedades de las galaxias anfitrionas de LGRB incluyendo tamaños, masa, metalicidad y tasa de formación estelar. Asimismo, haciendo uso de imágenes de las galaxias simuladas generadas a partir de técnicas de transferencia radiativa, determinamos las morfologías no paramétricas de las galaxias de la simulación Illustris lo que nos permite, no solo estudiar la morfología de las galaxias anfitrionas de LGRBs, sino también determinar la fracción de galaxias anfitrionas que presentan signos de interacción con otras galaxias. Esto nos permite evaluar el uso de las morfologías no paramétricas en el estudio de la tasa de galaxias interactuantes en el Universo local. Long gamma ray bursts (LGRBs) are astrophysical events of fundamental relevance. Not only because they are some of the most luminous explosions in the Universe, but also for their importance in a cosmological context and their possible use in the study of galaxy formation and evolution. Because of their large luminosity, LGRBs can be detected up to very high redshift and can therefore be used to study star formation in galaxies too distant and faint to be analysed by any other means. Despite that current observations and models strongly suggest a connection between LGRBs and the violent death of massive stars, several questions regarding the exact nature of their progenitors still remain and different scenarios have been proposed to explain their origin. It has been apparent for some time that, at least at low redshift, LGRBs do not trace star formation in a completely unbiased way. The galaxy population hosting LGRBs at low redshift is relatively faint, less massive and with a lower metallicity than typical star forming galaxies. In particular, the metallicity of possible progenitor stars is considered a probable factor affecting the production of LGRBs. A limiting aspect in the precise determination of the role that metallicity plays, is the presence of biases in host samples. Dust absorption in particular, could explain the lack of dark LGRBs and dusty massive galaxies in early host samples. To solve this, and other questions, in this thesis we propose to model the population of LGRBs in the cosmological context provided by different hydrodynamical simulations of galaxy formation, among them, Illustris, a state-of-the-art simulation with one of the largest volumes currently available. This simulations describe in a self-consistent way star formation and chemical enrichment in the Universe allowing us to compare the simulated populations of LGRBs and their host galaxies to the latest observations. We compare our results to observations by high-energy instruments and satellites BATSE, Swift and Fermi, as well as the current generation of host samples generated from the localization of LGRB x-ray emission. This allow us to determine the differentiated role of dust and metallicity in LGRB detection. The use of simulations also allow us to study the possible evolution of the luminosity of LGRBs with redshift and to determine, under the hypothesis of metallicity dependence, the properties of host galaxies including size, mass, metallicity and star formation rate. Also, utilizing mock images generated from radiative transfer techniques, we determine non parametric morphologies of galaxies in the Illustris simulation which allow us, not only study the morphology of LGRB hosts, but also determine the fraction of hosts that present signs of interaction. This in turn, allow us to evaluate the use of non-parametric morphologies in the study of the merger rate in the local Universe. Fil: Bignone, Lucas Axel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.