Entornos Galácticos y Evolución: Investigación Teórica con Astrofísica Computacional

Fecha
-
Año de convocatoria
2018
Investigador/a
Claudio
Dalla Vecchia
Importe de la ayuda concedida al Consorcio IAC
121.000,00 €
Descripción
La simulación numérica es considerada actualmente como el tercer pilar de la Ciencia, junto con la teoría y la experimentación en laboratorio. En aquellas ramas de la ciencia como la Astrofísica y la Cosmología la simulación numérica de los procesos de formación y evolución de galaxias y estructuras mayores en el Universo es la única forma de llevar a cabo experimentos para validar las diferentes teorías sobre el origen y evolución del Universo. La cosmología computacional ha experimentado un enorme desarrollo en las últimas décadas. Si bien inicialmente el foco estuvo puesto en modelar apropiadamente los efectos de las fuerzas gravitatorias de larga escala mediante la técnica de N-cuerpos, actualmente resulta imprescindible incluir también los efectos físicos más relevantes que afectan a la componente visible (gas y estrellas) del Universo, ya que la mayor parte de las observaciones sobre el Universo vienen de la componente bariónica que emite luz. Resulta pues fundamental que los modelos numéricos reproduzcan adecuadamente los procesos físicos de la misma. Esta tarea no es ni remotamente sencilla. En la actualidad existen dos formas de incorporar estos procesos junto con la gravedad. Pueden modelarse de forma autoconsistente resolviendo simultáneamente las fuerzas hidrodinámicas de corto alcance junto con la fuerzas gravitatorias y recurriendo a modelos de sub-resolución para dar cuenta del resto de procesos de re-alimentación que se dan entre el gas y las estrellas. La otra forma de modelar la física de la componente bariónica es mediante el post-procesado de simulaciones acolisionales de N-cuerpos con modelos semi-analíticos que describen con recetas simples las complejas interacciones del gas (y estrellas) dentro de los halos de materia oscura. A pesar del significativo desarrollo que se ha producido en los dos campos en los últimos años, todavía estamos lejos de tener una descripción completa de cómo se forman las galaxias y de cómo usarlas para constreñir los modelos cosmológicos. Por tanto, el principal objetivo de este proyecto coordinado entre los grupos de astrofísica computacional de la UAM e IAC es continuar con nuestra investigación sobre la formación y evolución de de las diferentes estructuras cósmicas del Universo. Para ello pretendemos diseñar, realizar y analizar diferentes simulaciones numéricas en la frontera de los que es actualmente posible técnicamente. Estas simulaciones incluirán la mayor parte de los fenómenos físicos relevantes a las escalas de interés y requerirán de los medios de supercomputación más potentes a nivel mundial para ser llevadas a cabo. Los dos grupos de investigación que forman parte de este proyecto coordinado tienen un reconocido prestigio internacional en este ámbito de trabajo. Los objetivos que se plantean en este proyecto están divididos en tres grandes lineas de investigación: formación de galaxias y cúmulos de galaxias a gran escala, Galaxias del universo local usando condiciones iniciales con ligaduras observaciones dentro de la colaboración internacional CLUES y el estudio detallado de la física de formación de galaxias y cómo depende de los modelos de sub-resolución que dan cuenta de los procesos relacionados con el sistema gas-estrellas. El proyecto aquí presentado tiene sus fundamentos en proyectos anteriores financiados por MICINN/MINECO (AYA2009-13875-C03-02, AYA2013-31101, AYA2013-46886-P, AYA2014-58308-P, AYA2015-63810-P)
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