Líneas de investigación.Desde 1987 constituye un grupo de investigación con un núcleo estable de investigadores, cuyo trabajo gira fundamentalmente en torno al siguiente tema genérico:

Estudio de la formación y evolución de galaxias en diferentes entornos y épocas cosmológicas , formación de estructura a gran escala en el Universo y formación estelar a escala galáctica, protonebulosas planetarias y sistemas exoplanetariosActualmente la investigación desarrollada por el grupo se distingue en 3 aspectos:

COSMOLOGÍARosa DomínguezGustavo Yepes

OBJETOS ESTELARES Y

SUBESTELATESCarlos Eiroa

ASTROFÍSICA EXTRAGALÁCTICA

Y ABUNDANCIAS QUÍMICASÁngeles I. Díaz

Además el grupo de está a cargo del Observatorio Astronómico de la Universidad Autónoma de Madrid.

El observatorio cuenta con una primera planta anclada en la estructura del edificio, donde se encuentra el Cluster del Grupo de Astrofísica. Allí se realizan trabajos de reducción de imágenes y espectros astronómicos y simulaciones de modelos cosmológicosAdemás de ser utilizado por los miembros del grupo de Astrofísica del departamento de Física Teórica de la UAM , está a disposición de los alumnos de de Ciencias Físicas para que realicen las prácticas de reducción de imágenes y espectros, asícomo las prácticas de observación astronómica.

En la segunda planta se encuentra el Telescopio Jerónimo Muñoz (TJM).Se instaló en Mayo del 89 y se le dotó de una cúpula motorizada de 5 metros de diámetro. Tanto el telescopio como la cúpula fueron fabricados por la empresa IMVO, con la financiación del Banco Exterior. La óptica es la de un sistema reflector y la montura es del tipo ecuatorial alemana.Actualmente el telescopio se encuentra en reparación. Se pretende actualizar la mecánica del mismo, para poder ser utilizado mediante control remoto entre otras cosas, y que su funcionamiento sea similar a los grandes telescopios profesionales.

http://astro.ft.uam.es/

Cúpula motorizada del Observatorio

TJM

ESTRELLAS Y OBJETOS SUBESTELARESESTRELLAS Y OBJETOS SUBESTELARESESTRELLAS Y OBJETOS SUBESTELARESESTRELLAS Y OBJETOS SUBESTELARES

Entender el origen de las estrellas y de los sistemas planetarios es uno de los objetivos más importantes en la astronomía moderna. Nos gustaría poder responder a preguntas del tipo ¿cómo se forman las estrellas y los discos circunestelares? ¿cómo evolucionan los discos? ¿cómo se forman los planetas?El grupo de formación estelar de la Universidad Autónoma desarrolla una intensa labor investigadora para responder a estas preguntas, liderando importantes consorcios internacionales y colaborando estrechamente con el Laboratorio de Exo-planetas (Centro de Astrobiología, CSIC)

1. Discos “debris”Los discos de tipo “debris” (discos de escombros) son discos de polvo alrededor de estrellas maduras, evolucionadas con edades entre los 100 y los 10.000 millones de años. El polvo de éstos discos es debido al choque de cuerpos de tamaño kilométrico, los planetesimales.

Luz zodiacal: El polvo generado en los cometas y en las colisiones entre pequeños asteroides mantiene el plano de la eclíptica poblado con partículas de polvo.

El propio Sistema Solar es un ejemplo de disco debris: asteroides, cuerpos del cinturón de Kuiper y cometas del Sistema Solar chocan entre sí, liberando polvo al sistema y dando lugar al fenómeno conocido como luz zodiacal.

Nuestro equipo lidera el consorcio DUNES (DUst around NEarby Stars ; Investigador Principal: C. Eiroa, UAM), un proyecto clave para el telescopio espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea (ESA). El objetivo de DUNES es encontrar y caracterizar discos exozodiacales, similares al cinturón de Kuiper del Sistema Solar, en otros sistemas planetarios.

2. Gas en discos protoplanetarios.GASPS (GAS in Protoplanetary Systems) es otro proyecto clave para Heschel en el que participa nuestro grupo. GASPS observará unas 240 estrellas pre-secuencia principal con discos, de tipos espectrales A-M y con edades comprendidas entre 1 y 130 millones de años. Estudiará el gas en discos circunestelares, su evolución desde los discos protoplanetarios, ricos en gas a los discos de tipo “debris”, pobres en gas. Las zonas del disco en la que se espera la formación de los planetas gigantes están situadas entre 10 y 100 unidades astronómicas

Disco debris en HD10647. la estrella tiene detectado un planeta de 0.93 veces la masa de Júpiter y a una distancia de 2.03 unidades astronómicas

3. Búsqueda y caracterización de otras tierras.El descubrimiento de planetas alrededor otras estrellas, es sin duda alguna, unos de los mayores logros de la astronomía moderna, siendo ya más de 400 los planetas detectados. En la actualidad son muchos los proyectos que, tanto desde Tierra, como desde el espacio, se están planteando con el objetivo de encontrar planetas extra-solares similares a la Tierra (ELT, CoRoT, Kepler, TPF …).

En este contexto se sitúa Darwin, el Interferómetro Espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA). Darwin está específicamente diseñado para detectar planetas rocosos similares a la Tierra, así como para llevar a cabo un análisis espectroscópico de sus atmósferas en longitudes de onda del infrarrojo medio (de 6 a 20 micras). El objetivo último es buscar vida tal y como la conocemos. Darwin es un interferómetro espacial de cancelación, operando en el rango entre 7 y 18 micras. El concepto actual consta de tres telescopios de tamaño medio de la clase de 3 m y un combinador de haces, volando en formación libre.

4. Otras líneas de Investigación:Desarrollo y explotación de instrumentación astronómica: Astronomía desde la Antártida. Estrellas de Herbig, T-Tauri, enanas marrones, Uxores

Desde el punto de vista científico, el éxito depende de una cuidadosa selección de las estrellas que sean observadas por Darwin. Nuestro equipo lidera un programa de exploración espectroscópica de alta resolución en telescopios de clase 2 metros, con el fin de llevar a cabo una completa caracterización de las estrellas cercanas de tipo solar, posibles candidatas a ser observadas por Darwin o por misiones similares.

COSMOLOGÍA Cosmología Numérica y Formación de Galaxias

Simulaciones Numéricas Hidrodinámicas de alta resolución sobre la formación y evolución de galaxias en modelos cosmológicos. Su objetivo genérico es el de entender los patrones involucrados en en ensamblaje de los objetos auto gravitantes y probar modelos cosmológicos a escalas que van desde unos Megaparsecs a decenas de kiloparsecs en regímenes no lineales.

Los objetivos científicos del grupo de investigación son:• Desarrollar modelos que describan la distribución de materia oscura a escalas pequeñas.• Diseñar, desarrollar y comparar las técnicas computacionales y algoritmos para estudiar la formación y

evolución de las galaxias. • Como herramientas de trabajo se ha desarrollado el código DEVA, al que se le ha incluido de

manera auto consistente la evolución química . Además se trabaja en el desarrollo de herramientas de software para analizar y visualizar los resultados de las simulaciones numéricas.

• Desarrollar modelos que describan la física bariónica• Estudiar la formación de galaxias y su evolución en un contexto cosmológico mediante simulaciones

hidrodinámicas.• Estudio de la coalescencias (merging) de las galaxias en simulaciones puramente gravitatorias. La

estimación de los tiempos característicos de este fenómeno y sus implicaciones en la evolución de galaxias y en la estabilidad de sistemas galácticos.

• Investigar sobre los mecanismos físicos que están en la base de relaciones empíricas fundamentales como:

a) Relación de Tully-Fisher para galaxias espirales.b) Existencia de una curva de rotación universal para las galaxias espirales.c) Relación de Faber-Jackson para galaxias espirales.d) Plano fundamental de las elípticas.

• Comparación con las observaciones.

Simulación numérica de formación de un grupo de gal axias Simulación numérica de una fusión de galaxias

ASTROFASTROFASTROFASTROFÍÍÍÍSICA EXTRAGALSICA EXTRAGALSICA EXTRAGALSICA EXTRAGALÁÁÁÁCTICACTICACTICACTICAESTALLIDOS DE FORMACIÓN ESTELAR

ESTALLIDOS es un proyecto coordinado entre varios centros españoles, para estudiar la formación evolución de brotes violentos de formación estelar y su impacto en galaxias.El objetivo central del proyecto es el estudio observacional y teórico de brotes masivos de formación estelar, o starbursts, y su impacto en galaxias. Es nuestra intención el definir el alcance de estos eventos así como el encontrar los parámetros que llevan la realimentación, o feedback, y así a la formación de futuras generaciones de estrellas.

En particular, el proyecto ESTALLIDOS en la Universidad Autónoma de Madrid tiene los siguientes objetivos:

•El desarrollo y aplicación de modelos evolutivos modelos evolutivos modelos evolutivos modelos evolutivos autoconsistentesautoconsistentesautoconsistentesautoconsistentes, que combinan modelos de evolución química, de síntesis evolutiva de poblaciones y de fotoionización, bajo diferentes escenarios de formación estelar. Esta técnica permite reproducir tanto las propiedades del gas ionizado, que define el estado presente de la galaxia, como de los parámetros espectro-fotométricos (colores y espectros) determinados por la historia de formación estelar que haya tenido la galaxia.

2. Formación estelar en regiones HII.Se estudian los cúmulos ionizantes de regiones HII extragalácticas gigantes a partir de imágenes de alta resolución espacial tomadas en varias bandas. Para estas regiones se aplicación de técnicas de análisis de datos fotométricos mediante código CHORIZOS a datos multi-banda de cúmulos integrados para determinar las poblaciones estelares presentes y realizar diagramas color-magnitud.

NGC 1705: galaxia enana compacta azul con formación estelar

1. Formación estelar en galaxias HII.•La determinacideterminacideterminacideterminacióóóón de abundancias qun de abundancias qun de abundancias qun de abundancias quíííímicasmicasmicasmicas. Para ello se desarrolla de una metodología que permita explotar de forma adecuada los datos de excelente calidad de los que podemos disponer con la actual tecnología, produciendo determinaciones de abundancias químicas de gran precisión. Esto requiere el entendimiento de la estructura de ionización de la nébula. La aplicación de esta metodología puede tener profundas implicaciones sobre la determinación de abundancias de objetos a redshift moderado.•El ananananáááálisis detallado de galaxias HII localeslisis detallado de galaxias HII localeslisis detallado de galaxias HII localeslisis detallado de galaxias HII locales incluye estudiar observacionalmente los procesos de formación estelar con resolución espacial en galaxias HII. Para ello hay que determinar las condiciones físicas del gas ionizado en distintas zonas de la galaxia, así como de las poblaciones estelares ionizantes.

3. Estudio de las regiones circunnucleares de forma ción estelar y determinación de abundancias.Estas regiones de formación estelar se ubican con una disposición con forma casi anular alrededor de los núcleos de galaxias espirales, con un radio de aproximadamente un decimo de la distancia del sol al centro de nuestra propia galaxia. Mediante el uso de imágenes de alta resolución espacial tomadas con el Telescopio Espacial Hubble , determinamos que cada una de estas regiones están compuestas en realidad por una gran cantidad de sistemas que satisfacen la definición de super-cúmulos estelares que forman complejos de formación estelar mayores. Utilizando espectroscopía de muy alta resolución se determinan las masas de estos sistemas, las cuales van desde varios cientos de miles a varios millones de veces la masa del sol. Las metalicidades en estas regiones, determinadas utilizando espectroscopía de resolución espectral intermedia y métodos semi-empíricos desarrollados por el grupo, son muy elevadas, llegando a ser casi el doble de la de nuestro sol. Estos objetos muestran además un estructura de ionización similar a las halladas en las galaxias HII en lugar de ser parecidas a las de las regiones HII del disco de galaxias espirales o al de las regiones HII gigantes.

NGC3351

Región HII NGC5471

•El estudio de la evolucievolucievolucievolucióóóón qun qun qun quíííímica de galaxias enanasmica de galaxias enanasmica de galaxias enanasmica de galaxias enanasestudia es un trabajo teórico en el que se trata de estudiar el comportamiento de los diferentes elementos químicos que observamos en los distintos componentes de galaxias enanas. Se desarrolla un modelo multifásico en el cual la tasa de formación estelar se trata de una manera autoconsistente mediante simulaciones numéricas en las que el gas forma nubes moleculares y las estrella se forman vía colisiones entre nubes o interacciones entre las nubes y las estrellas ya formadas.

NGC5471 y otras regiones HII en M101

COSMOLOGÍA NUMÉRICA:

MARENOSTRUM

Distribución de gas a partir de una simulación numé rica realizada en el superordenador MareNostrum. El círculo representa la posición de un cúmulo de galaxias.

El Proyecto Marenostrum de Cosmología Numérica estudia la estructura a gran escala y la formación de galaxias a alto redshift a través de grandes simulaciones cosmológicas numéricas. Para ello usan los reucrsos de las supercomputadora Marenostrum, del Centro de Supercomputación de Barcelona. Esta red de ordenadores IBM JS20 Blade es una de las más potentes de Europa dedicada a la investigación científica, que consta de más de 10.000 cpus y 20 Tbytes de memoria para llevar a cabo simulaciones extremas.

Dentro de este proyecto tienen los siguientes objetivos:

•Generar simulaciones numéricas de formación de estr ucturas a gran escala.Obtener un gran número de objetos, tanto cúmulos y grupos de galaxias como galaxias individuales en épocas tempranas de su formación, los cuales sólo pueden estudiarse a partir de simulaciones cosmológicas.Para ello se generan simulaciones numéricas de alta resolución tomando grandes volúmenes del Universo. A través de dichas simulaciones se establecen las bases teóricas para el estudio de territorios desconocidos del Universo que llevarán a cabo futuros proyectos observacionales como ALMA, LOFAR, GTC, NGST, etc.

•Simulaciones de alta resolución de formación de gal axias.Obtener una gran variedad de galaxias a alto redshift para establecer cuales son las propiedades de estos objetos que recientemente se van poder empezar a observar con los telescopios de próxima generación. Comparación de resultados con otro tipo de simulaciones para determinar efectos sistemáticos en los análisis de dichos objetos.

•Simulación del Universo Local con alta precisiónEstudiar las peculiaridades específicas del entorno de nuestra galaxia (Grupo Local, supercúmulo local, Virgo, Coma, etc), centrando nuestros esfuerzos en el análisis de corrientes de materia oscura para determinar la viabilidad de su detección.

MareNostrum (Bacelona Supercomputing Center)