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Proyectos de investigación astrofísica

Estructura del Universo y Cosmología

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Astrofísica Numérica: Formación y Evolución de Galaxias (P/301502)

CLAUDIO DALLA VECCHIA

I. Martínez Valpuesta, M. Stringer

A. Sánchez, O. Gerhard (MPE, Garching), S. Khochfar (Royal Observatory, Edinburgh), I. McCarthy, R. Crain (John Moores University, Liverpool), S. Kay (University of Manchester), J. Schaye (Leiden Observatory), T. Sawala (Institute for Computational Cosmology, Durham), K. Saha (IUCAA, Pune India)

Introducción

Entre las cuestiones fundamentales en Astronomía y Astrofísica se encuentra la formación y evolución de galaxias. Las escalas de tiempo y tamaño son tan astronómicas que su observación en galaxias individuales es imposible. Solo con el uso de simulaciones numéricas es posible entender la formación de estructuras cósmicas dentro del actual marco cosmológico.

Los principales procesos físicos que rigen la formación y evolución de galaxias son gravedad, hidrodinámica, gas cooling, formación estelar, evolución estelar, y SN y BH feedback, todos ellos no lineales y por ello difícil de describir con modelos puramente analíticos. Otros modelos, los semi-analíticos, se basan en simulaciones de materia oscura únicamente y por tanto están, como éstas, sesgados. Por todo esto, las simulaciones cosmológicas hidrodinámicas son la mejor herramienta para realizar los “experimentos controlados” de formación y evolución de galaxias.

Tras tres décadas de mejoras en las simulaciones numéricas, solo ahora los trabajos teóricos han podido reproducir simultáneamente las propiedades observadas de las galaxias y del medio interestelar (e.g. EAGLE, Schaye et al. 2015, MNRAS, 446, 521; ILLUSTRIS, Vogelsberger et al., 2014, Nature, 509, 177). En particular, las funciones de luminosidad y de masa de las galaxias, las relaciones entre tamaño y masa, entre metalicidad y masa y muchas otras propiedades están reproducidas en un amplio rango de masas de galaxias.

A día de hoy, el estudio de galaxias en grupos y cúmulos no está muy extendido, sin embargo estas estructuras son excelentes laboratorios para estudiar mergers, interacciones, "tidal stripping" y "ram-pressure stripping." Estos procesos físicos son claves para dar forma a las galaxias que observamos, pero todavía hoy no se sabe cómo se combinan para dar lugar a la actual población de galaxias en grupos y cúmulos. Además muy poco esfuerzo se ha puesto en estudiar la evolución secular con simulaciones auto-consistentes de formación de galaxias, y mucho más tiene que hacerse para unir la evolución secular con la evolución general de galaxias. Nuevos resultados en estos campos serán útiles para muestreos de galaxias presentes y futuros tales como MANGA, WEAVE, GAIA and EUCLID.

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