Research – Dr. Ioana Zelko

Publicaţii

Link-uri către mine Publicaţii ADS și arXiv preprints.

Harta temperaturii praf galactic 3D

Notă: datele pentru hartă sunt disponibile la cerere prin e-mail, cu numărul de bins de distanță, parametrul nside, personalizabil pentru aplicația dvs.; lucrăm la alegerea celei mai bune modalități de distribuire online.

Cercetătorii au folosit mult timp emisia de praf pentru a mapa praful în 2D, iar în ultimii ani înroșirea stelelor a fost folosită pentru a mapa praful în 3D. Cu toate acestea, tehnica combinării informațiilor 3D din înroșire cu datele de emisie este încă în stadiu incipient. În această lucrare, am combinat aceste două seturi de date pentru a crea prima hartă 3D a temperaturii prafului galatic la scară mare. Mai jos puteți vedea un videoclip cu rezultatul: Vizualizări 3D a hărții de 27′ a temperaturii prafului galactic și a densității acestuia. Intensitatea este proporțională cu densitatea, iar variația RGB este dependentă de temperatură. Albastrul este sensibil la cea mai scurtă lungime de undă (praf mai fierbinte, ~20K), roșu la lungimi de undă mai lungi (praf rece) și verde la valori intermediare. Perspectiva prezentată aici prezintă o captură de ecran a plasării camerei făcând o buclă de 25 de bucle în jurul Soarelui, privind în planul galactic către anticentru (180 longitudine galactică), către norii Orion, Taur, Perseus și California.

MATERIEI ÎNTUNECELE ȘI LENTILE PUTERNICE GRAVITAȚIONALE

Omenirea nu știe din ce este făcută majoritatea universului. Planetele, stelele, galaxiile și toate elementele din tabelul periodic al chimiei alcătuiesc mai puțin de 5% din univers. Se crede că două componente necunoscute până acum, numite materie întunecată și energie întunecată, alcătuiesc restul. Arătăm că măsurătorile precise ale efectului gravitației asupra luminii exclud unii candidați populari de particule de materie întunecată numiți neutrini sterili. Materia întunecată nu interacționează cu lumina, așa că nu putem să-i facem o poză și să o observăm direct. Cu toate acestea, are masă și, astfel, exercită o atracție gravitațională asupra altor materii și chiar asupra luminii. Când lumina de la un obiect luminos trece în apropierea unei galaxii care conține materie întunecată, materia întunecată acționează ca o lentilă și se pot forma mai multe imagini ale obiectului luminos. Poziția și luminozitatea imaginilor multiple ne spun despre materia de bază care face obiectivul. Folosind această tehnică am arătat că, dacă materia întunecată este formată din particule ipotetice numite „neutrini sterili”, numite după interacțiunea lor limitată cu forțele naturii, masele lor trebuie să fie mai mari decât permise anterior.

Lucrarea mea privind punerea de constrângeri asupra modelelor de neutrini sterili folosind lentile gravitaționale puternice poate fi citită aici:

Zelko et al 2022, Physical Review Letters, PRL: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.191301

În munca mea continuă, Mă uit să folosesc lentile puternice pentru a impune constrângeri modelelor de materie întunecată. Pentru anumite clase de teorii ale materiei întunecate, încerc să îmi dau seama care ar fi creșterea structurii și ce observabile ar avea, ceea ce duce la comparații cu datele.

Probing Dark Matter with Adaptive-optics based Flux Ratio Anomalies: Photometric and Astrometric Precision

Gravitational lensing is not just a beautiful cosmic occurrence; it’s a powerful probe into the universe’s most elusive components. Our research focuses on using this phenomenon to test the existence of dark subhalos, as predicted by the cold (and not-so-cold) dark matter models. These are potentially massive structures that remain unseen, silently shaping the cosmos.

The effectiveness of gravitational lensing as a tool depends greatly on the photometric and astrometric precision and accuracy we can achieve. In our study, we simulate and quantify how upcoming adaptive optics systems and advanced instruments on ground-based telescopes will transform our capabilities.

A Glimpse into the Future with Advanced Telescopes:

We’ve focused our simulations on state-of-the-art systems planned for the Keck Telescope (like OSIRIS + KAPA and LIGER + KAPA) and the groundbreaking Thirty Meter Telescope (TMT; with IRIS + NFIRAOS). Our findings are genuinely exciting – these new systems will achieve dramatic improvements over current ones, offering unprecedented photometric and astrometric precision.

Implications for Quadruply Imaged Quasars:

For typical quadruply imaged quasars, we’re looking at narrow line flux ratio errors below 2%, and astrometric precision to the submilliarcsecond. This level of detail is simply revolutionary and will allow us to observe the universe like never before.

Efficiency Meets Discovery:

One of the most promising aspects of our research is the efficiency these new systems bring. With the TMT, for instance, the required exposure times per system are just a few minutes. This efficiency enables the follow-up of the 100-1000 systems expected to be discovered by powerful telescopes like Rubin, Euclid, and Roman.

As we stand on the brink of these incredible advancements in astrophysics, I’m filled with anticipation for the mysteries we’ll unravel and the new chapters of cosmic history we’ll write.

Read our full work here: Zelko et al. 2023 https://arxiv.org/abs/2311.17140

Praf de stele și cosmologie

În timpul doctoratului, m-am uitat la praful interstelar și impactul acestuia asupra experimentelor de fundal cu microunde cosmice. Am lucrat în grupul de cercetare al profesorului de la Harvard Douglas P. Finkbeiner.

Am finalizat un nou studiu semnificativ al boabelor de praf interstelar, variațiile lor în dimensiune și compoziție și efectele asupra extincției interstelare.

Zelko și Finkbeiner 2020: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abbb8d

Pe baza acelei lucrări, am studiat contribuția prafului interstelar și non-galactic la detectarea distorsiunilor spectrale ale fundalului cosmic cu microunde.

Zelko și Finkbeiner 2021: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abfa12

În cele din urmă, am creat prima hartă 3D a temperaturii prafului mediu interstelar. Lucrarea este publicată ca al treilea capitol al tezei mele și este acum în pre-tipărire ca articol.

EPOCA REIONIZĂRII

În timpul petrecut la MIT, cercetările mele s-au concentrat pe construirea unui telescop interferometru, ca parte a grupului de cercetare conduce de profesorul MIT Max Tegmark. Am fost direct responsabil cu crearea conductei de procesare a datelor încrucișate în timp real, programarea FPGA-urilor pe plăci ROACH, pentru un design de 64 de antene. Am instalat telescopul care a preluat date cu succes în Maine, validând designul.

Puteți vedea un videoclip cu rezultatul aici:

Lista publicațiilor rezultate în urma acestei lucrări: