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Conferencias

Un resumen de EWASS 2018 (I)

Del 3 al 6 de abril de 2018, más de 1400 astrónomos se reunieron en la Semana Europea de la Astronomía y las Ciencias del Espacio (European Week of Astronomy and Space Sciences, EWASS) en Liverpool. Este año, la reunión se realizó en conjuntamente con la reunión anual de la comunidad astronómica en el Reino Unido (National Astronomy Meeting, NAM). Se difundieron novedades en muchos ámbitos: desde teoría y simulaciones a observaciones, divulgación de la ciencia y desarrollo de software. ¡Astrobitos estuvo presente! En este artículo, te presentamos una mezcla ecléctica de las novedades de la semana.

Premios MERAC: Galaxias que forman estrellas en el albor cósmico, Renske Smit (University of Cambridge)

La tesis doctoral de Renske Smit estuvo enfocada en identificar y estudiar galaxias de alto redshift. Mientras  muchos estudios de este tipo se realizan con el telescopio espacial Hubble, hay ventajas que surgen de combinar esas observaciones con otros conjuntos de datos. Smit mostró que el telescopio espacial Spitzer le dio a sus estudios una perspectiva crucial. En su trabajo, se encontró con galaxias interesantes que se detectaban en la banda de 3.6 micrones de Spitzer a pesar de no ser vistas en la banda cercana de 4.5 micrones. ¡Este acto de desaparición resulta muy difícil de explicar! A bajo redshift, sabemos que galaxias con núcleos activos pueden tener este comportamiento, pero no esperamos que sean muy frecuentes sus detecciones a alto redshift. Eventualmente se pudo encontrar una respuesta a su origen. Las galaxias de alto redshift que presentan una fuerte señal de emisión de [OIII] pueden ser responsables de estas detecciones, dado que esta línea podría ubicarse dentro de la banda de 3.6 micrones. Más aún, alrededor del 50% de las galaxias que Smit analizó con datos de CANDELS presentaron este comportamiento. ¿Cuáles son las consecuencias? Este estudio ha permitido cerrar la brecha entre teoría y observaciones de galaxias de alto redshift al demostrar que nuestros pre-conceptos sobre las poblaciones estelares de estas galaxias eran incorrectos. Las galaxias a alto redshift deben estar formando muchas más estrellas por unidad de masa de lo que creíamos originalmente, y éstas podrían tener un rol decisivo en la reionización del Universo.  Inspirada por esta detección de fuertes líneas de emisión de [OIII], las cuales de por sí permiten tener información sobre el redshift de la galaxia observada, Smit lideró una exitosa campaña de observación con el telescopio ALMA para mapear el movimiento del gas a través de su emisión en [CII], demostrando que es similar a lo que se esperaría en una galaxia tipo disco, ¡aún a redshift 6!

Premio MERAC en tesis observacional, 2018. Renske Smit (University of Cambridge, a la derecha) presenta observaciones realizadas con ALMA de galaxias de alto redshift, a partir de las cuáles hemos sabido que estas galaxias tienen dinámica similar a los discos. Su trabajo fue publicado recientemente en Nature.

Simulaciones cosmológicas hidro-dinámicas, Joop Schaye (Leiden University)

¿Sabías que existen simulaciones del Universo en las que perturbaciones pequeñísimas en la temperatura y densidad del gas y la materia oscura crecen hasta formar las galaxias que vemos hoy en día? Parece magia, pero es verdad. Y no sólo hay una simulación, ¡sino varias! Joop Schaye, de Leiden University, es un experto en este tipo de simulaciones. En su charla, nos contó cómo se desarrollan. La figura de abajo resume el proceso.

Un esquema general y cualitativo de cómo, a partir de las perturbaciones iniciales en la densidad del gas intergaláctico y la materia oscura, crecen galaxias realistas. Presentado por Joop Schaye (Leiden University).

Una simulación cosmológica es una caja numérica que representa un pequeño volumen del universo. Las condiciones iniciales se establecen típicamente usando observaciones actuales del fondo cósmico de microondas. Los ingredientes de la simulación son inicialmente materia oscura y gas. A medida que transcurre el tiempo, la gravedad hace que los grumos iniciales en el gas y la materia oscura se hagan más densos, y en ellos se forman estrellas y agujeros negros. Las simulaciones deben hacer cierto tratamiento de la radiación presente, ya que ésta es crucial para distinguir en los modelos entre la materia oscura y la luminosa. Las simulaciones tienen una resolución determinada en el tiempo, y también en el espacio o en la masa de las partículas de materia que utilizan. Debido a ello, algunos procesos físicos no se encuentran resueltos.  Schaye dio una lista exhaustiva de estos procesos “sub-grilla”, los cuales son: el enfriamiento y calentamiento de la materia que emite luz, la formación de estrellas, la pérdida de masa por las estrellas, los vientos galácticos, la formación, acreción y fusión de los agujeros negros y la inyección de energía y momento por parte de los núcleos activos de galaxias (AGN, por sus siglas en inglés). Con respecto a éste último punto, enfatizó la dificultad en el modelado y la necesidad de incluirlo para hacer las simulaciones más realistas, como se ha logrado en los últimos años.  ¿Por qué es necesario?

Las galaxias tienden a estar en un estado casi de equilibrio, donde los flujos de material hacia y desde la galaxia prácticamente se compensan. Si fallamos en modelar los procesos correctos que son responsables de esos flujos, perdemos la habilidad de producir galaxias similares a las observadas. Schaye mostró que la inyección de energía por los AGN es particularmente importante en galaxias de alta masa; mientras que las galaxias de baja masa se ven más afectadas por la retroalimentación estelar. Pero aún si estos procesos fueran incluidos en una simulación, ¿cómo sabemos cuánta inyección es necesaria? ¿Cuánto material y energía deben diseminarse al medio circundante? Schaye indicó que la mayoría de las recetas que se adoptan para este modelado son ineficientes y sugirió que deben ser calibradas con observaciones actuales. Más aún, simulaciones construidas con distintos propósitos deberían adoptar distintas estrategias de calibración.

Schaye concluyó su presentación con algunos resultados de la simulación EAGLE. Uno de ellos demostró el “sesgo de ensamblaje” (“assembly bias”), que es responsable por introducir dispersión en la relación entre la masa estelar de una galaxia y la masa del halo de materia oscura en el que vive. Si consideramos halos de la misma masa, las galaxias que son más masivas tienden a vivir en halos que se formaron antes (Matthee et al., 2016). Éste es sólo uno de los más de  ~100 resultados publicados con la simulación EAGLE, la cual ha avanzado nuestro entendimiento de la formación de galaxias.

EAS Lodewijk Woltjer Lecture: Maravillas de la astrosismología y su revolución para la astrofísica, Prof. Conny Aerts (KU Leuven).

La astrosismología es el estudio de los sismos en las estrellas que nos permite estudiar los interiores estelares. Por muchos años, hemos sabido que las estrellas pasan por diferentes etapas evolutivas y que al hacerlo trazan un camino en el diagrama H-R. Cada vez que una estrella se mueve de una etapa a otra, sufre oscilaciones en su forma. Estas oscilaciones pueden darnos información directa sobre el interior estelar. El grupo de Aerts ha hecho contribuciones de largo plazo en este campo combinando teoría, simulaciones y observaciones de una manera que ha cambiado nuestra comprensión de la evolución estelar.

A medida que una estrella oscila, su curva de luz (la luz que emite como función del tiempo) cambia. Si tenemos acceso a observaciones de precisión e ininterrumpidas que puedan monitorear esta variación en la curva de luz, podemos buscar patrones específicos en el espacio de frecuencias. Oscilaciones de cierta frecuencia serán más comunes y estarán más frecuentemente presentes que otras. Y ahora es cuando entra la teoría. Se pueden obtener predicciones teóricas de los sismos estelares haciendo pequeñas perturbaciones a las variables de los modelos de evolución estelar (exactamente qué variables, depende de las hipótesis adoptadas). Estas predicciones pueden ser comparadas con las observaciones, permitiendo evaluar la validez de los modelos.  Por ejemplo, Aerts mostró que nuestras predicciones vigentes de la rotación de los núcleos estelares, y más aún de sus campos magnéticos, no ajustan las observaciones astrosismológicas actuales. En el futuro, la misión TESS (¡a punto de ser lanzada!) recolectará más datos que nos ayudarán a develar el origen de esta discrepancia.

Aerts también se refirió a nuevas aplicaciones de la astrosismología. Con esta técnica, es posible estimar la masa y el radio de una estrella. Estas cantidades son útiles en el estudio de planetas extrasolares a partir de tránsitos, permitiéndonos conocer mejor el sistema estelar al que pertenece el planeta. Otra aplicación es la obtención de distancias por luminosidad a partir de estrellas que vibran. En el pasado, se utilizaron datos de Gaia para verificar la viabilidad de esta técnica, por lo que hay grandes expectativas de que esto nos permita mapear nuestra Galaxia mejor en el futuro.

Finalmente, Aerts hizo algunos comentarios sobre la sociología de nuestra profesión. Comentó que el progreso de nuestros estudios se deriva en parte de su interdisciplinareidad. Se refirió también a la necesidad de desarrollar y promover software de acceso abierto en astronomía. Habló también sobre el desbalance de género en nuestro campo e incitó al público a actuar para revertirlo.

EAS L. Woltjer lecture, 2018.Prof. Conny Aerts (KU Leuven),  explica cómo los sismos estelares nos ayudan a entender la física del interior de las estrellas.

 

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