Do DES ao KiDS: Adaptação de Domínio para Detecção de Galáxias com Baixo Brilho Superficial em Levantamentos Cruzados

Galáxias com baixo brilho superficial (LSBGs) desempenham um papel crucial na compreensão dos processos de formação e evolução galáctica. No entanto, sua natureza intrinsecamente difusa e o baixo contraste com o céu noturno as tornam particularmente desafiadoras de detectar e caracterizar em levantamentos astronômicos. A identificação dessas galáxias é fundamental para preencher lacunas em nosso conhecimento sobre a distribuição de matéria escura e a história de montagem das galáxias. Diante da iminência de grandes levantamentos como o Legacy Survey of Space and Time (LSST) e o Euclid, torna-se imperativo desenvolver e aprimorar metodologias para a detecção eficiente de LSBGs em grandes volumes de dados.

Neste contexto, exploramos técnicas avançadas de adaptação de domínio para a identificação de LSBGs em levantamentos cruzados. Nosso estudo utilizou modelos previamente treinados no Dark Energy Survey (DES) e os aplicou aos dados de imagem do Kilo-Degree Survey Data Release 5 (KiDS DR5). A abordagem empregou um conjunto de modelos que incluía uma rede neural convolucional (CNN) e dois modelos de transformadores, todos treinados em recortes de dados do DES. Essa estratégia permitiu transferir o conhecimento adquirido em um levantamento para outro, otimizando a busca por objetos de baixo brilho em um novo conjunto de dados.

Para a caracterização detalhada das galáxias identificadas, foram empregadas ferramentas específicas. Os parâmetros estruturais, como tamanho e perfil de brilho, foram estimados utilizando o software `galfitm`. Adicionalmente, os redshifts fotométricos e as propriedades da população estelar, incluindo massa estelar e taxa de formação estelar, foram determinados por meio do ajuste da distribuição espectral de energia (SED) com o código `CIGALE`. Essa combinação de métodos permitiu uma análise multifacetada das características físicas das LSBGs e UDGs detectadas.

Através da aplicação dessas metodologias, identificamos um número significativo de galáxias de baixo brilho superficial: 20.180 LSBGs e 434 galáxias ultradifusas (UDGs) no KiDS DR5. Uma análise comparativa revelou que os parâmetros estruturais dessas galáxias são notavelmente semelhantes aos de LSBGs já conhecidas e catalogadas em outros levantamentos, como o DES e o Hyper Suprime-Cam SSP Survey (HSC-SSP). Essa consistência sugere a robustez de nossa abordagem de adaptação de domínio na identificação de populações galácticas com características morfológicas bem estabelecidas.

As LSBGs identificadas no KiDS DR5 exibem uma relação contínua de tamanho-luminosidade, que conecta de forma coerente as galáxias anãs clássicas e as UDGs. Este achado reforça a ideia de um espectro contínuo de propriedades para galáxias de baixo brilho. Além disso, a distribuição de cores dessas galáxias mostrou-se bimodal, com aproximadamente 73% delas apresentando cores azuis, indicativas de formação estelar ativa, e cerca de 27% exibindo cores vermelhas, sugerindo populações estelares mais antigas ou quiescentes.

A correspondência cruzada dos nossos catálogos com dados espectroscópicos e catálogos de aglomerados de galáxias permitiu a obtenção de redshifts para 4.913 sistemas. Essa informação crucial possibilitou uma caracterização sistemática da sequência principal de formação estelar das LSBGs, oferecendo insights sobre a taxa de formação estelar em função da massa estelar para essa população galáctica. A disponibilidade de redshifts precisos é fundamental para posicionar essas galáxias no contexto cosmológico e entender sua evolução ao longo do tempo.

Observamos fortes tendências ambientais que influenciam as propriedades das LSBGs e UDGs. Especificamente, as galáxias localizadas em aglomerados tendem a exibir cores mais avermelhadas e uma taxa de formação estelar significativamente reduzida, em comparação com os sistemas encontrados em ambientes de campo (não-aglomerados). Este padrão é consistente com o conhecido efeito de "quenching" ambiental, onde a interação com o meio denso dos aglomerados suprime a formação estelar e acelera o envelhecimento das populações estelares. Esses resultados sublinham a importância do ambiente na modulação da evolução das galáxias de baixo brilho superficial.