Formación y Evolución de Galaxias

Las galaxias se han ido formando de manera progresiva a lo largo de una compleja combinación de acreción de gases, formación estelar y procesos de fusión con otras galaxias. La Línea de investigación en Formación y Evolución de Galaxias tiene como objetivo desvelar los mecanismos físicos responsables de las transformaciones más significativas de estos objetos. El equipo que compone la línea de investigación está fuertemente involucrado en el desarrollo de instrumentación de vanguardia (FRIDA, GTCAO, HARMONI, WEAVE) y tiene un papel importante en la explotación científica y el desarrollo de proyectos internacionales (SDSS, EUCLID, LSST, WEAVE).

Objetivos específicos para 2020 - 2023:

  • Identificar las fuentes que reionizaron el Universo mil millones de años después del Big Bang. Detectar y estudiar las primeras galaxias y cuásares. Avanzar en la comprensión de la naturaleza y la realidad de la materia oscura. Investigar el universo de bajo brillo superficial para poner a prueba las predicciones sobre la materia oscura y las teorías de formación de galaxias.
  • Estudiar la física de los núcleos galácticos activos y la retroalimentación de las supernovas y su conexión con la evolución de las galaxias desde el punto de vista observacional y teórico. Explorar la naturaleza multifrecuencia de la retroalimentación e investigar su impacto en las galaxias anfitrionas utilizando datos de GTC/EMIR, FRIDA y ALMA. Ejecutar las mayores simulaciones cosmológicas hidrodinámicas hasta la fecha, desarrollando modelos de formación estelar y retroalimentación diseñados para funcionar a baja resolución.
  • Estudiar la física de la formación estelar y las condiciones del medio interestelar a lo largo de la historia del Universo y bajo diferentes condiciones físicas. Estudiar la historia de la formación estelar y las propiedades estructurales, cinemáticas y químicas de los distintos componentes de las galaxias cercanas para sondear los modelos de formación y evolución de las galaxias en un contexto cosmológico. Prepararse para realizar estudios resueltos de la población estelar más allá de lo que es posible en la actualidad, explotando los futuros instrumentos del EELT, el JWST y otras instalaciones importantes.
  • Explorar los diferentes mecanismos de acreción de gas necesarios para que las galaxias sigan formando estrellas. Obtener imágenes por primera vez de los flujos de gas del medio intergaláctico que canalizan el gas hacia las galaxias locales utilizando GTC/MEGARA y WHT/WEAVE. Investigar el papel de las fusiones mayores/menores y los procesos seculares en la evolución de las galaxias.
  • Explotar la inteligencia artificial no supervisada para ir más allá de las técnicas de análisis de datos más modernas y prepararse para los estudios espectrofotométricos de grandes bases de datos como LSST, EUCLID, J-PAS y WFIRST.
  • Mejorar el vínculo entre las observaciones y la teoría extrayendo e interpretando la información de las simulaciones de galaxias en un contexto cosmológico que abarca la mayor parte de la vida del Universo.

Para ver los objetivos específicos anteriores, visite: web SO-IAC 2016-2019

Coordinador
Representante Científico de las Líneas de Investigación del Programa Severo Ochoa en el IAC
Representante Científico de las Líneas de Investigación del Programa Severo Ochoa en el IAC

Los núcleos de las galaxias:

  • Artículo de revisión sobre el oscurecimiento de núcleos galácticos activos (AGN) (Ramos-Almeida & Ricci 2017, Nature Astronomy) y primera detección, mediante el Atacama Large Millimeter Array (ALMA), del toro de polvo alrededor de un AGN (García-Burillo et al. 2016, ApJ Letters).
  • El chorro de M87 mostró una emisión de energía en el núcleo 2-3 órdenes de magnitud más potente que la encontrada anteriormente (Prieto et al. 2016).
  • Descubrimiento del "apagado" de la formación estelar masiva inducido por efectos no térmicos en el núcleo de la galaxia de alta formación estelar NGC1097 (Tabatabaei et al. 2018, Nature Astronomy).
  • Las imágenes obtenidas con la cámara infrarroja CIRCE instalada en el GTC permiten revelar la morfología de la galaxia anfitriona de un potente AGN. El estudio muestra por primera vez que la galaxia anfitriona de uno de estos AGNs de tipo "Narrow Line Seyfert 1" es una galaxia elíptica (D'Ammando et al. 2017 MNRAS Letters).

Universo local/cercano:

  • El proyecto "ISLAndS", que obtuvo 111 órbitas con el telescopio espacial Hubble para estudiar una muestra de galaxias esféricas de M31, ha permitido obtener la historia de formación estelar de estas galaxias con una resolución temporal de ~ 1 Giga-año a edades antiguas (Monelli et al. 2016; Skillman et al. 2017).
  • Un equipo científico liderado por el IAC encontró una forma precisa de medir la tasa de formación estelar en las galaxias utilizando el rango de frecuencias de radio entre 1 y 10 GHz (Tabatabaei et al. 2017, ApJ).
  • Medida de los movimientos orbitales de prácticamente todos los satélites de galaxias enanas alrededor de la Vía Láctea (Fritz et al. 2018) y búsqueda de nuevos satélites de la Gran Nube de Magallanes (Fritz et al. 2019).
  • Descubrimiento del nacimiento de la Vía Láctea mediante edades estelares precisas con datos de Gaia (Gallart et al. 2019, Nature Astronomy).
  • Colaboraciones internacionales de espectroscopia 3D (por ejemplo, CALIFA, MaNGA, MUSE) describieron la cinemática estelar (Falcón-Barroso et al. 2017) y la relación entre la tasa de formación estelar y la metalicidad en fase gaseosa de las galaxias cercanas (Menguiano et al. 2018, 2019).
  • Se ha demostrado la naturaleza de "reliquia" de la galaxia compacta NGC1277 basándose en la distribución de colores de sus cúmulos globulares (Beasley et al. 2016, Nature).
  • Se han desarrollado dos nuevos métodos basados en las propiedades de las estrellas variables RR Lyrae para utilizarlas como indicadores de los primeros eventos de formación estelar en las galaxias y para estudiar la historia de formación temprana de los halos estelares de la Vía Láctea (Martínez-Vázquez et al., 2016; Fiorentino et al. 2017).
  • Las observaciones espectroscópicas profundas del grupo de galaxias Abell 2151, realizadas con AF2/WYFFOS en el WHT, permitieron identificar 360 galaxias miembros del cúmulo (Agulli et al. 2017 MNRAS).
  • Se han publicado nuevos modelos de población estelar basados en bibliotecas estelares empíricas que cubren el rango de longitudes de onda de 0,16 a 50 micras (Vazdekis et al., 2016). 

Universo distante:

  • Observación con ALMA de polvo interestelar en una de las galaxias más lejanas conocidas (Laporte et al. 2017, ApJ Letters).
  • Descubrimiento de un disco de gas frío molecular muy grande en una galaxia de un protocúmulo a z~2 (Dannerbauer et al. 2017).
  • Detección con ALMA de galaxias con brotes estelares a z~4 (Oteo et al. 2016, 2018).
  • Estudios de microlentes concluyeron que las ondas gravitacionales detectadas por el experimento LIGO procedían de agujeros negros generados en el colapso de estrellas y no en agujeros negros primordiales del universo primitivo (Mediavilla et al. 2017, ApJ Letters).
  • Un equipo internacional liderado por investigadores del IAC ha descubierto una de las galaxias distantes no activas más brillantes conocidas hasta la fecha. El descubrimiento de BG1429+1202, a 11.400 millones de años luz, ha sido posible gracias al efecto de lente gravitatoria producido por una galaxia elíptica masiva en la línea de visión del objeto (Marques-Chaves et al. 2017 ApJL).
  • Se ha encontrado una correlación estadística entre el tamaño del bulbo de las galaxias espirales y el número de galaxias satélites "enanas de marea", restos de la interacción entre galaxias anfitrionas (López-Corredoira & Kroupa 2016, ApJ).
  • Un equipo científico internacional en el que participa el IAC ha descubierto que las galaxias más grandes del Universo se desarrollan en nubes cósmicas de gas frío (Emonts et al. 2016, Science). 

Universo débil y oscuro:

  • Obtenido con el GTC la imagen más profunda de una galaxia desde la tierra (Trujillo & Fliri 2016, ApJ). La imagen es diez veces más profunda que cualquier otra realizada con telescopios terrestres y permitió detectar el débil halo estelar, que apoya el modelo de formación de galaxias actualmente aceptado.
  • Caracterización fotométrica y espectroscópica del contenido estelar y de materia oscura de las galaxias ultradifusas (Di Cintio et al. 2017; Beasley et al. 2016; Trujillo et al. 2019; Ruíz-Lara et al. 2018).
  • Un nuevo anillo de Einstein descubierto y sus propiedades físicas analizadas con el espectrógrafo OSIRIS en GTC (Bettinelli et al. 2016, MNRAS Letters).  
  • Científicos del IAC han participado en el estudio de una galaxia "renacuajo" observada con el telescopio espacial Hubble, cuyos resultados revelan cómo el gas cósmico desencadena el nacimiento de estrellas en las galaxias. Este proceso, muy difícil de observar, explicaría así la formación de galaxias como la Vía Láctea (Elmegreen et al. 2016, ApJ).

Simulando el Universo:

  • La simulación cosmológica de última generación EAGLE publicada (McAlpine et al. 2016) y APOSTLE que simula los alrededores de una galaxia típica de la Vía Láctea (Sawala et al. 2016) ofrecen una solución al misterioso problema de los satélites perdidos.
  • Un algoritmo desarrollado por el investigador del IAC Sebastián Hidalgo para analizar datos sobre la formación de estrellas en el Universo, ha sido seleccionado para ejecutarse en el evento de computación internacional “Global Azure Bootcamp 2017”.

 

Resultados anteriores (2012 - 2015)

 

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