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Proyectos de investigación astrofísica

El Universo Local

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Estudios Cinemáticos, Estructurales y de Composición, de los Medios Interestelares e Intergalácticos (P/308603)

JOHN E BECKMAN

Alejandro Serrano Borlaff, Joan Font Serra, Fatemeh Tabatabaei

Colaboradores del IAC: Emilio Casuso Romate, Johan H. Knapen, Begoña García Lorenzo, Martín López Corredoira

L. Gutiérrez Albores, M. Rosado, A. Rodriguez, P. Velazquez, A. Camps, (UNAM, México); J. Zaragoza (INAOE, México) P. Erwin, D. Willman (MPIE, Alemania); M. Querejeta, G. van de Ven (MPIA, Heidelberg, Alemania); P. Amram, B. Epinat (Obs. Marsella, Francia); S. Comerón, S. Díaz (Univ. Oulu, Finlandia)

Introducción

El objetivo básico del proyecto es investigar la evolución de las galaxias mediante el entendimiento de la interacción del medio interestelar y las estrellas. La técnica principal que utilizamos es la cinemática bidimensional de galaxias enteras observada por nuestro instrumento GHaFaS, un interferómetro Fabry Perot en el telescopio William Herschel del ORM. Combinamos los datos de GHaFaS con imágenes fotométricas propias, con ACAM en el mismo telescopio, con una variedad de fuentes de imágenes en el infrarrojo y el ultravioleta, y con mapas de líneas de emisión en los rangos de radio y milimétrico para explorar los efectos, y los parámetros físicos que determinen el ritmo de formación y la función de masas de las estrellas según la localización de su formación en las galaxias.

En la fase actual del proyecto, los aspectos dinámicos que estamos explorando son básicamente dos: la estructura resonante de los discos y las barras, y los efectos de las zonas de formación de estrellas masivas en su entorno mediante los vientos estelares y las supernovas. Además en preparación para la exploración de la formación de las galaxias en épocas anteriores, estamos estudiando como las interacciones entre galaxias estimulan y condicionan la formación estelar en ellas antes de su fusión. En el futuro los trabajos se extenderán, lógicamente, en dos direcciones: hacia fuera a galaxias con z creciente, y “hacia dentro” al aplicar nuestra metodología al estudio de los procesos interestelares en las zonas de formación de estrellas masivas en la galaxia M33 del grupo local.

Acoplado al estudio cinemático, estamos trabajando en aspectos de la evolución de los discos de las galaxias en la base de observaciones con precisión de sus perfiles de brillo superficial, tanto en el universo local como en redshift intermedio. Con la finalidad de avanzar el proyecto en esta dirección estamos colaborando con colegas en el Instituto de Astronomía de la UNAM (México) y del Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Francia) en la implementación de un nuevo instrumento, NEFER, que será un módulo Fabry-Perot de alta resolución incorporado en OSIRIS en el GTC. Hicimos pruebas iniciales exitosas en diciembre de 2017. "Comisionaremos" NEFER en 2018 para su uso como instrumento visitante permanente en el GTC.

Hitos

1. La prueba que las barras en las galaxias se frenan durante su evolución. (Font et al. ApJ. 835, 279, 2017). La importancia del tema es que en una serie de estudios anteriores aparecía la conclusión opuesta: es decir que las barras giran demasiado rápidamente y no se habían frenados. La implicación había sido que el efecto del frenado predicho, debido a los halos de materia oscura, no había ocurrido. Eso echaba duda seria sobre el modelo estándar de la formación de las galaxias dentro del marco del modelo cosmológico con "materia oscura fría" constituyendo la mayor parte de la masa (salvo por la energía oscura). Nuestras nuevas medidas de la velocidad angular de las barras y del radio de corrotación del sistema de ondas de densidad que contienen la barra, tomado en conjunto con los resultados de simulaciones, todo presentado en el artículo, muestran que las barras sí se han frenado, y sirven como un apoyo del modelo estándar.

2. Usando imágenes de HST y del proyecto SHARDS en el GTC hemos comprobado que los discos de las galaxias lenticulares (tipo S0) que muestran antitruncamientos (cuando la caída exponencial del brillo superficial de la parte externa del disco tiene un gradiente menor que la caída de la parte interior) muestran relaciones de escala que no han cambiado entre "redshift" z de 0.6 y z = 0. Este resultado muestra que la evolución de este tipo de galaxias ha sido pasiva (sin formación estelar significativa) durante los últimos ~4 Gaños. (Borlaff et al. A&A, 604, 119)

3. Usando el espectrógrafo bidimensional de alta resolución espectral y espacial GHaFaS en el 4.2m WHT se analizó los perfiles de la línea H-alfa a través del resto de la supernova de Tycho (SN1572) encontrando líneas en emisión con componentes múltiples en todas partes de la nebulosa. La componente estrecha tiene, como mínimo, el doble de la anchura esperada de materia en equilibrio térmica, y también hay una componente extensa de anchura intermedia. Tomadas juntas, son evidencia de choques no colisionales que ofrecen un mecanismo viable de aceleración de protones de energías en el rango TeV encontrados en los rayos cósmicos. (Knezevic et al. ApJ 846, 167, 2017)

4. Evidencia que el campo magnético puede limitar el ritmo de formación estelar alrededor de los núcleos de las galaxias. (Tabatabaei et al. Nature Astronomy, accepted for publication, astro-ph 1710.05696). Se mostró que, en la zona circumnuclear de la galaxia NGC 1097, la eficiencia de formación estelar en las nubes gigantes moleculares disminuye con el aumento del campo magnético. Se podía descartar los efectos debidos al crecimiento de la turbulencia y de la presión térmica, dejando el campo magnético como el parámetro clave en el proceso. El resultado apunta a un mecanismo de retroalimentación que controle los ritmos de formación estelar en general alrededor de los núcleos galácticos.

 

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