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Proyectos de investigación astrofísica

Estructura del Universo y Cosmología

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Astrofísica Relativista y Teórica (P/308806)

E MEDIAVILLA

M. Serra Ricart, A. Oscoz Abad, R. Scarpa

E. Falcó (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, EEUU), E. Simonneau (IAP, Francia), L. Popovic, (Obs. Astronómico Belgrado, Yugoslavia), R. Gil-Merino (Univ. Cantabria), C.S. Kochanek (The Ohio State University, EEUU), V. Motta (Univ. Valparaiso, Chile), P. Gómez (ESAC); T. Mediavilla, O. Ariza (UCA), C. González-Morcillo (UCLM, España), J. Jiménez (UGR).

Introducción

1.- Lentes Gravitatorias

El estudio de las lentes gravitatorias proporciona poderosas herramientas para medir diversos parámetros cosmológicos, tales como la constante de Hubble, la densidad de materia del universo o la constante cosmológica. La constante de Hubble se puede obtener a partir del retraso entre las curvas de luz de dos imágenes de un sistema múltiple de QSOs y de una estimación de la masa del objeto que actúa como lente. Desde 1995, el grupo de Lentes Gravitatorias está llevando a cabo un seguimiento fotométrico de varios sistemas lente para obtener estimaciones fiables de la constante de Hubble. Por otro lado, para determinar Omega y Lambda se estudia, en colaboración con el grupo de lentes gravitatorias del CfA, la incidencia estadística de sistemas múltiples de QSOs en una muestra de radiofuentes adecuadamente seleccionada.

Otra de las aplicaciones de las lentes gravitatorias es el estudio de la materia obscura en galaxias a partir de la detección de eventos de microlensing. Varios de los programas que se desarrollan en este Proyecto están relacionados con la materia obscura directamente o a partir del estudio de los modelos de lente gravitatoria: (i) detección de eventos de microlensing en las curvas de luz de los sistemas bajo seguimiento fotométrico, (ii) estudio teórico y observacional de la influencia del microlensing en las líneas de emisión de los QSOs en el óptico y en rayos X y (iii) observaciones espectroscópicas en 2D de los sistemas lente conocidos. La detección de eventos de microlensing y su análisis teórico constituyen, también, una herramienta poderosa para el estudio de las regiones no resueltas en los núcleos activos de galaxias y cuásares.

2.- Cúmulos de galaxias, evolución de estructuras a gran escala y cosmología

El estudio de la abundancia relativa de los cúmulos de galaxias es muy importante para conocer el contenido de materia del Universo y determinar correctamente los parámetros relacionados con su geometría y evolución. Particularmente interesante es el estudio de sistemas de galaxias de baja masa que no pueden ser identificados a partir de la emisión en rayos X típicas de los grandes cúmulos. Se propone el uso de algoritmos innovadores, como el de Voronoi, para identificar con fiabilidad sistemas de galaxias a partir de imágenes antes de recurrir a su confirmación espectroscópica.

Otro objetivo de este programa es tratar analíticamente la evolución gravitatoria de un campo de fluctuaciones de densidad, de forma que sea posible, entre otras cosas, obtener la estadística del campo actual dado el inicial. A este fin hay que desarrollar, por un lado, aproximaciones Lagrangianas, válidas hasta la formación de cáusticas, y, por otro lado, aproximaciones que permitan tratar la formación de cáusticas.

El estudio del crecimiento de estructuras primordiales en el Universo que pueden dar lugar a las estructuras que hoy observamos, tales como supercúmulos, filamentos y vacíos, es uno de los temas de mayor interés en la Cosmología actual. El trabajo se centra en aspectos teóricos y fenomenológicos de la evolución no lineal de las fluctuaciones de densidad, intentando aplicar en lo posible métodos analíticos que puedan favorecer la comprensión de los procesos que tienen lugar en la formación de estas estructuras.

3.- Altas energías

Varios miembros del Proyecto han tenido la oportunidad de participar en el seguimiento fotométrico de objetos muy energéticos, como supernovas o GRBs. El interés del seguimiento de las supernovas radica en su papel de candelas calibrables. Por otro lado, tras la confirmación de su naturaleza extragaláctica, los GRBs presentan gran interés para la astrofísica relativista.

Hitos

Utilizando el efecto microlente en rayos X, se ha estudiado el entorno del agujero negro supermasivo central de los quásares a una distancia de solo 10 radios de Schwarzschild (cerca de la última órbita circular estable a 3 radios de Schwarzschild). Los resultados indican que existe una proporcionalidad entre la masa del agujero negro supermasivo y el tamaño de la región en la que se genera la emisión en rayos X. Un estudio conjunto con datos de microlensing en el óptico ha permitido medir, directamente por primera vez, la variación radial de la abundancia de materia obscura en una galaxia.

 

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