Relación de la luminosidad de las supernovas de tipo Ia con las abundancias elementales de sus galaxias anfitrionas

Resumen

La metalicidad del sistema progenitor de una supernova de tipo Ia (SN Ia) podría jugar un papel significativo a la hora de determinar su máxima luminosidad, tal y como sugieren las predicciones teóricas. En esta tesis se presenta un estudio observacional para investigar la existencia de tal relación. El trabajo está dividido en dos partes diferenciadas, según el rango del corrimiento al rojo (redshift) de los objetos: galaxias locales (z menor que 0.02); y galaxias con redshift intermedio (z entre 0.02 y 0.45). Se han llevado a cabo observaciones espectroscópicas en el telescopio 4.2m William Herschel (WHT) en la isla de La Palma. Se han obtenido datos para 28 galaxias locales para las cuales hay en la literatura medidas de distancia obtenidas con métodos independientes (Tully-Fisher, Cefeidas...) a los métodos basados en SN Ia. Se han medido las líneas de emisión del gas ionizado en los espectros ópticos de estas galaxias y, mediante el uso de calibraciones empíricas, se han calculado las abundancias de oxígeno en los entornos locales en los que las SNe Ia explotaron. Para ello se calcularon los gradientes de abundancia de oxígeno en las galaxias. Se ha estudiado la relación entre la magnitud absoluta de las SN Ia normales (no enrojecidas) con la abundancia de oxígeno. Los datos muestran la tendencia de que, con el 80% de probabilidad de no deberse a una fluctuación aleatoria, las luminosidades de las SN Ia tienden a ser más brillantes en entornos poco metálicos, mientras que las galaxias más ricas en metales albergan SNe Ia más débiles. Esta diferencia es de 0.14(0.10) dex entre los regímenes de baja y alta metalicidad. Los resultados concuerdan con las predicciones teóricas y con otros resultados observacionales. Y se hace extensivo a las SNe Ia enrojecidas. Mediante un análisis de componentes principales (PCA) se estudian las correlaciones de la magnitud absoluta de las SNe Ia con las anchuras de sus curvas luz, sus colores, y las metalicidades de sus entornos, y se concluye que se puede reducir en un 5.1% la dispersión en la magnitud absoluta de las SNe Ia si se tiene en cuenta la metalicidad. Se ha realizado un estudio sistemático de la relación entre las propiedades de las SNe Ia y las características de sus galaxias anfitrionas, en una muestra de 455 SNe Ia extraídas de SDSSII hasta z=0.45. Se han obtenido las abundancias de oxígeno de las galaxias mediante el uso de calibradores empíricos y los parámetros de las SNe Ia mediante el ajuste de sus curvas de luz con el código SiFTO. También se ha usado el código STARLIGHT para encontrar las masas estelares medias de las galaxias anfitrionas. Se ve una correlación de los residuos del Diagrama de Hubble de SN Ia con la abundancia en metales (y también con la masa estelar) de dichas galaxias anfitrionas con un valor similar al encontrado por otros autores. Esto se puede explicar a partir de una sobreestimación de la luminosidad de las SNe Ia en entornos ricos en metales cuando se usa el método estándar en cosmología, que tiene en cuenta el color y la anchura de las curva de luz de las SN Ia pero no la abundancia en metales. Se han observado también 6 galaxias distantes con el 10.4m Gran Telescopio Canarias (GTC) en La Palma. Se han determinado las metalicidades estelares para todas ellas, y la abundancia de oxígeno para una de ellas. Por último, se han determinado los parámetros cosmológicos con las SNe Ia de WHT, SDSS y GTC con el procedimiento tradicional y con la inclusión de la metalicidad como parámetro adicional para nuestra muestra completa de galaxias. No hemos encontrado diferencias significativas en los parámetros cosmológicos, lo que achacamos a la falta de objetos a alto redshift (hasta z=1.4) en nuestra muestra. Se presenta además, como caso particular a las observaciones en el WHT, el análisis espectral de la SN2014J, estudiando su posición en varios diagramas de diagnóstico, y obteniendo información dinámica y química acerca de la supernova.