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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 por objeto:

1) Rastrear una estructura tridimensional de la Vía Láctea y resolver poblaciones estelares en su sistema de cúmulos globulares, sus galaxias satélite y en otras galaxias cercanas como vía para la confirmación de modelos de formación de galaxias en diferentes escenarios cosmológicos.

2) Distinguir entre los diferentes escenarios propuestos para explicar la historia de la formación estelar del universo y descifrar el papel de la fusión, la acreción y la existencia de agujeros negros supermasivos en el centro de algunas galaxias. El IAC recopilará una muestra de tamaño sin precedentes de espectros de altísima calidad de galaxias lejanas utilizando el GTC y el VLT y obtendrá imágenes con una elevadísima resolución espacial, así como espectros tridimensionales de las galaxias más cercanas con el GTCAO y FRIDA para estudiar el ciclo de actividad de los agujeros negros supermasivos y su influencia en la evolución de las galaxias.

3) Estudiar la física de la formación estelar y las condiciones del medio interestelar en las primeras galaxias realizando estudios de seguimiento  con el GTC, los interferómetros milimétricos ALMA e IRAM de galaxias a alto z descubiertas en los sondeos extragalácticos con el Observatorio Espacial Submilimétrico Herschel (cuyos co-Is son I. Pérez- Fournón y J. Cepa) y el satélite Spitzer; y estudios de banda estrecha y seguimiento espectroscópico de emisores Lyman alpha aprovechando las fantásticas cualidades de los espectrógrafos óptico en infrarrojo OSIRIS (I.P. J. Cepa) y EMIR (I.P. F. Garzón) del GTC. Utilizar las galaxias cercanas, en especial las de alto z, a modo de sondas para estudiar el universo temprano.

4) El IAC lidera una colaboración para obtener espectroscopia de todas las lentes gravitarotias conocidas utilizando instalaciones como el VLT, el Magallanes, el MMT, el GTC y, en un futuro, el HARMONI (el instrumento de primera luz del ELT europeo, del que es co-I E. Mediavilla) para detectar la presencia de materia oscura en el halo de las galaxias (MACHOS y subhalos) midiendo la diferencia en aumento del continuo y de las líneas de emisión.  

5) El grupo de simulaciones, creado recientemente y liderado por el investigador del Programa Severo Ochoa Claudio Dalla Vecchia, tiene por objeto relacionar las observaciones con la teoría. El grupo, junto a las colaboraciones internacionales de sus componentes, realizará simulaciones de la formación y evolución de galaxias para reforzar la interpretación de datos observacionales y obtener predicciones para futuras observaciones.

 

 

Objetivos:

  • Medir la estructura tridimensional de la Vía Láctea y resolver poblaciones estelares en su sistema de cúmulos globulares, sus galaxias satélites y en galaxias cercanas para desarrollar modelos de formación de galaxias en escenarios cosmológicos.
  • Estudiar la físca de la formación de galaxias y de las condiciones del medio interestelar a lo largo de la historia del Universo y descubrir el papel que desempeñan la fusión, la acreción y los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias.

 

Resultados científicos específicos:

2016

  • 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. El hallazgo, publicado en la revista Science, ha sido posible usando radiotelescopios en Australia y en EEUU.
  • Observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) de la región central de NGC 1068, prototipo de galaxia Seyfert de tipo 2, han permitido resolver por primera vez el toro de polvo y gas en el centro de esta galaxia activa. El estudio, que cuenta con participación del IAC, ha sido publicado en The Astrophysical Journal Letters.
  • Un equipo de investigadores del IAC obtiene la imagen más profunda de una galaxia desde tierra con el GTC. La imagen es diez veces más profunda que cualquier otra hecha con telescopios terrestres y permite observar el tenue halo estelar de una de nuestras galaxias vecinas, corroborando el actual modelo de formación de galaxias (publicado en The Astrophysical Journal).
  • Encontrada una correlación estadística entre el tamaño del bulbo de galaxias espirales y el número de galaxias satélite de corrientes de marea (restos de la interacción entre galaxias anfitrionas), que refuerza los modelos sin materia oscura (estudio publicado en The Astrophysical Journal).
  • Científicos del IAC han participado en el estudio de una galaxia "renacuajo" observada con el Telescopio Espacial Hubble, cuyos resultados revelan el gas cósmico que activa el nacimiento de estrellas en las galaxias. El proceso de caída de gas, de muy difícil observación, explicaría así la formación de galaxias como la Vía Láctea (publicado en The Astrophysical Journal).
  • Un nuevo anillo de Einstein descubierto por una estudiante de doctorado del IAC durante el análisis de imágenes de la galaxia enana de Sculptor, ha sido seguidamente estudiado y sus propiedades físicas analizadas con el espectrógrafo OSIRIS en el GTC (estudio publicado en MNRAS Letters).  
  • Se han desarrollado dos nuevos métodos basados en las propiedades de las estrellas variables RR Lyrae para utilizarlas como sondas de los primeros eventos de formación estelar en 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).
  • Un grupo del IAC ha obtenido las primeras mediciones de masa dinámica para una Galaxia Ultra Difusa en el cúmulo de galaxias Virgo (Beasley et al., 2016).
  • Nuevos modelos de poblaciónes estelares basados en bibliotecas estelares empíricas han sido publicados cubriendo el rango de longitud de onda de 0,16 a 50 micras (Vazdekis et al., 2016). 

 

2017

  • Investigadores del IAC han participado en un estudio que ha observado, por primera vez, el polvo interestelar de una de las galaxias más lejanas que se conocen, gracias a observaciones realizadas con ALMA (publicado en The Astrophysical Journal Letters).
  • Un estudio liderado por el IAC ha utilizado el efecto microlente en cuásares para estimar la cantidad de agujeros negros primordiales de masa intermedia que hay en las galaxias. Los resultados sugieren que las ondas gravitacionales detectadas por el experimento LIGO provenían de agujeros negros generados en el colapso de estrellas y no en el origen del Universo (publicado en The Astrophysical Journal Letters).
  • Un equipo científico liderado por el IAC ha detectado y medido un conjunto de súper burbujas expendiéndose en el medio interestelar de las galacxas en interacción “Antenas”. El equipo ha utilizado el instrumento GHaFaS, capaz de obtener un mapa de las velocidades de una galaxia entera usando la emisión del hidrógeno ionizado, en el WHt y un método de análisis desarrollado por ellos (estudio publicado en MNRAS).
  • Un equipo científico liderado por el IAC consigue medir con precisión la tasa de formación estelar en las galaxias usando el rango de frecuencias de radio entre 1 y 10 GHz (estudio publicado en The Astrophysical Journal).
  • Un equipo internacional liderado por investigadores del IAC ha descubierto una de las galaxias lejanas no activas más brillantes y luminosas conocidas hasta la fecha. El hallazgo de BG1429+1202, a 11.400 millones de años luz, ha sido posible gracias al efecto de lente gravitacional producido por una galaxia elíptica masiva en la línea de visión al objeto. Los resultados, publicados en The Astrophysical Journal Letters, se enmarcan en el proyecto BELLS GALLERY, basado en el análisis de millón y medio de espectros de galaxias del SDSS.
  • Observaciones espectroscópicas profundas del grupo de galaxias Abell 2151, realizadas con AF2/WYFFOS en el WHT, han permitido identificar 360 galaxias miembros del cúmulo. El estudio sugiere que el enrojecimiento de las galaxias brillantes es independiente del medio ambiente, a diferencia de para la población de galaxias enanas (publicado en MNRAS).
  • 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”.
  • Imágenes obtenidas con la cámara infrarroja CIRCE instalada en el GTC permiten revelar la morfología de la galaxia anfitriona de un potente núcleo galáctico activo. El estudio demuestra por primera vez que la galaxia anfitriona de uno de estos núcleos galácticos activos de tipo "Narrow Line Seyfert 1" es una galaxia elíptica (estudio publicado en MNRAS Letters).
  • El proyecto HST "ISLAndS", que ha obtenido 111 orbitas con el telescopio espacial Hubble para estudiar una muestra representativa de seis galaxias esferoidales satélites de M31, ha permitido obtener la historia de formación estelar de estas galaxias con una resolución temporal  de ~1 Giga-año a edades viejas (Monelli et al. 2016; Skillman et al. 2017).

 

Resultados anteriores (2012 - 2015)

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