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Espectroscopía 3D para desvelar la evolución de las galaxias

 

18/07/2014

Partículas elementales y astropartículas

Recientemente ha tenido lugar la presentación de dos proyectos internacionales que constituirán una referencia en sus respectivos campos, CALIFA y CARMENES. La presentación se realizó en el edificio que alberga la cúpula del telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto. Ambos proyectos tienen un marcado carácter internacional y son liderados desde Granada por investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía.

 

CALIFA, siglas de Calar Alto Legacy Integral Field Spectroscopy Area Survey, (Cartografiado de legado con espectroscopia de campo integral de Calar Alto) es un muestreo de galaxias que permitirá conocer la estructura y evolución de las mismas con un detalle sin precedentes y que constituirá la referencia internacional en este campo para la próxima década. Es un proyecto en el que participan investigadores de países de los cinco continentes, más de treinta instituciones y un número de investigadores que se aproxima a la centena. El CIEMAT está representado por la Dra. Mercedes Mollá. El proyecto CALIFA es un “proyecto legado”, es decir, que cuenta con el compromiso de liberar los datos y ponerlos a disposición de toda la comunidad científica. El primer legado de datos de las cien primeras galaxias se realizó en noviembre de 2012.

 

El proyecto CALIFA observará una muestra de unas seiscientas galaxias del Universo Local con el telescopio de 3,5 m del Observatorio de Calar Alto (CAHA, ubicado en la sierra de Los Filabres, Almería) y el espectrofotómetro PMAS/PPAK, entre los mejores del mundo de su clase. PPAK utiliza más de 350 fibras ópticas para cubrir un campo de visión en el cielo de un minuto de arco, con lo que puede observar toda la extensión de las galaxias de la muestra en un solo “disparo” de observación, lo que lo hace muy eficiente. CALIFA es el estudio espectroscópico de campo integral más extenso que se ha realizado hasta la fecha y aportará información única sobre aspectos fundamentales de la estructura y evolución de las galaxias tales como poblaciones estelares, historia de la formación estelar, contenido de gas, composición química y cinemática.

 

Las galaxias son grandes agrupaciones de estrellas, gas y polvo, y materia oscura. Sabemos que crecen convirtiendo el gas en sucesivas generaciones de estrellas, y también que las más grandes alcanzaron su tamaño mediante la fusión de otras más pequeñas. Pero, ¿cómo desentrañar la historia de las galaxias y comprender su diversidad? Los muestreos de galaxias han afrontado esta pregunta recurriendo, bien a la toma de imágenes, lo que aporta información detallada sobre la estructura galáctica, o bien a la espectroscopia, que revela las propiedades físicas de las galaxias (composición, temperatura, edad...), pero sin acotar esos rasgos a regiones específicas o bien muestreando solo partes limitadas de las galaxias. Y esto produce sesgos observacionales.

 

CALIFA, sin embargo, obtiene mil espectros por galaxia, lo que nos ha permitido conocer las galaxias con un nivel de detalle hasta ahora inconcebible. Además, CALIFA aporta datos sobre la evolución de cada galaxia en el tiempo: nos indica cuándo y cuánto gas se convirtió en estrellas en cada etapa, y también revela la evolución de la galaxia en cada una de sus regiones a lo largo de diez mil millones de años.

 

Finalmente, CALIFA nos permite extraer la historia de la evolución en masa, brillo y elementos químicos de las seiscientas galaxias de la muestra. Así se ha podido comprobar que las galaxias más masivas crecen más rápido que las menores, y que además lo hacen de dentro hacia afuera, formando las regiones centrales en primer lugar. También se han obtenido resultados sobre cómo se producen, dentro de las galaxias, los elementos químicos necesarios para la vida, o sobre los fenómenos involucrados en las colisiones galácticas. Incluso hemos sido capaces de observar directamente la última generación de estrellas que se ha generado y que aún se halla dentro de sus nidos de formación.

 

El proyecto CALIFA hace dos reuniones de trabajo  (Busy Week) por año en las que cada uno de los participantes de dicho proyecto puede explicar sus avances y en donde se puede discutir/planificar las siguiente tareas a realizar por cada uno de los grupos. Este año la séptima reunión tuvo lugar en la Universidad de St.Andrews, Escocia (Reino Unido), razón por la que el Investigador principal del proyecto, el Dr. Sebastian Sánchez, no pudo asistir a la presentación que se hacía en Calar Alto. A cambio dio una conferencia en el Departamento de Física de dicha universidad titulada The CALIFA survey: properties of the HII regions (El cartografiado CALIFA: propiedades de las regiones HII). Otro miembro de CALIFA, el Dr. Ángel R. López-Sánchez (del Australian Astronomical Onbservatory, Sydney, Australia), dio una conferencia de divulgación: Chariots of Fire in Space: star-formation in the Universe (Carros de fuego en el espacio: formación estelar en el Universo). El Dr. López-Sánchez ha estado recientemente en el CIEMAT, colaborando con el grupo Estallidos, donde impartió el seminario Estudio multifrecuencia de galaxias del Universo Local. La Dra. Mercedes Mollá dio una charla en la reunión científica titulada Evolutionary models for spiral, irregular and low mass galaxies (Modelos evolutivos para galaxias espirales, irregulares y de baja masa).  En esta reunión de CALIFA, además de mostrarse los últimos resultados de la colaboración, también se trató de la planificación de la “CALIFA 2nd data release” (Segundo legado de datos), prevista para octubre de este año. Con ello se harán públicos los datos para unas doscientas galaxias. Dado el ingente número de datos procesados y analizados, empieza a ser importante la comparación con modelos teóricos. Estos modelos se están calculando en el CIEMAT y servirán para interpretar adecuadamente la posible evolución de estas galaxias.

 
Espectroscopía 3D para desvelar la evolución de las galaxias Espectroscopía 3D para desvelar la evolución de las galaxias Espectroscopía 3D para desvelar la evolución de las galaxias