Formación y Evolución de las Galaxias
Proyectos de investigación
Morphological transformation of galaxies
Las galaxias se componen de múltiples componentes, como bulbos, discos, barras y brazos espirales, entre otros. A medida que la galaxia se transforma con el tiempo, ya sea por interacciones, fusiones o simplemente por su envejecimiento, estos componentes también se ven afectados. Este proyecto busca utilizar un código único para modelar los perfiles de luz de los bulbos y discos galácticos en datos espectroscópicos de campo integral, con el fin de extraer con precisión los espectros de dichos componentes con la mínima contaminación de la luz de otras estructuras presentes. A partir de estos espectros, podemos estudiar sus poblaciones estelares, sus historias de formación estelar y sus historias de ensamblaje masivo en función del tiempo, construyendo así una imagen no solo de cómo la galaxia ha evolucionado y se ha transformado en lo que vemos hoy, sino también de lo que ha sucedido con sus componentes.
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ORCHIDS: ORigin of the [C II] Halos In Distant Systems
Uno de los hallazgos más interesantes de los recientes estudios de galaxias [CII]158um realizados con ALMA (por ejemplo, ALPINE, REBELS, CRISTAL) ha sido la clara presencia de una emisión de línea [CII] extendida entre galaxias masivas formadoras de estrellas en z=4-6, más allá de la emisión del UV y del continuum de polvo del marco de reposo y extendiéndose hasta ~10 kpc. A pesar de ser clave para comprender la interacción entre la actividad de formación estelar y los procesos de retroalimentación en el medio circungaláctico (MCG), el origen de estos halos [CII] sigue siendo un enigma. Hemos iniciado un programa integral, titulado "Origen de los Halos [CII] en Sistemas Distantes" (ORCHIDS), con el objetivo de desentrañar la naturaleza de estas características [CII] extendidas. Aprovechando las capacidades de las observaciones IFU de JWST/NIRSpec y Keck/KCRM, a través de nuestro programa JWST GO3 (ID: 5974; Investigador Principal: M. Aravena, coinvestigador principal: J. González-López), examinaremos una muestra cuidadosamente seleccionada de ocho galaxias masivas con formación estelar con corrimientos al rojo z~5-6. Recientemente se ha confirmado que nuestros objetivos exhiben halos [CII] mediante imágenes de alta resolución de ALMA del sondeo CRISTAL. Nuestras observaciones están diseñadas para evaluar rigurosamente los escenarios más plausibles que predicen la naturaleza de los halos [CII]. Estos Las observaciones producirán una caracterización completa del ciclo bariónico en estos sistemas, produciendo una sonda única de (i) la cinemática y distribución de la formación estelar y el gas ionizado, permitiéndonos discernir flujos de salida, sistemas de componentes múltiples y gas atómico e ionizado denso extendido en el CGM como el origen de los halos [CII] (JWST/NIRSpec + Keck/KCRM); (ii) probar asociaciones con halos/manchas Lyman-alfa; (iii) la excitación y choques del gas de las galaxias (JWST/NIRSpec); y (iv) proporcionar mediciones resueltas de varios trazadores de formación estelar.
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El gran programa ALMA CONDOR
El Programa ALMA CONDOR es un estudio de alta resolución dirigido a una muestra de ocho galaxias de disco con formación estelar en corrimientos al rojo z∼1–3, la época de máxima formación estelar cósmica. Utilizando las observaciones multiconfiguracionales de ALMA de las líneas de emisión de CO, CONDOR busca resolver espacialmente la distribución del gas molecular frío y su inicio, así como su cinemática, a escalas de kilopársec con una sensibilidad sin precedentes. El programa está diseñado para investigar la dinámica interna, las curvas de rotación, la estabilidad del disco y la estructura del medio interestelar (MSM) de galaxias con alto corrimiento al rojo, proporcionando restricciones clave para los modelos de evolución galáctica durante el período de formación del ensamblaje del disco. Nuestro equipo en Chile (M. Aravena, V. Villanueva) se dedica a medir las morfologías de la emisión de polvo.
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El gran programa ALMA CHAMPS
El sondeo de población COSMOS High-z ALMA-MIRI (CHAMPS; investigador principal: A. Faisst, coinvestigador principal: M. Aravena et al.) es un amplio programa de ALMA en su ciclo 11. Este estudio, que se realizará en un campo vacío de 0,18 grados cuadrados a 1,1 mm en el campo COSMOS, cubrirá tres veces el área de los sondeos de ALMA existentes y ampliará nuestra comprensión del Universo polvoriento. ALMA CHAMPS complementa las observaciones profundas y de alta resolución de MIRI y NIRCam de dos programas del JWST del ciclo 1 con observaciones submilimétricas esenciales. Esto nos permitirá construir SED multilongitud de onda UV-FIR de ~30 000 fuentes detectadas por MIRI, incluyendo ~1200 fuentes brillantes y polvorientas detectadas directamente con ALMA hasta z~6, y ~120 000 fuentes adicionales con detecciones solo de NIRCam obtenidas mediante apilamiento. Con esta extensa área, encontraremos galaxias polvorientas de alto z y determinaremos límites para las propiedades submilimétricas de fuentes más débiles mediante apilamiento. Este programa ofrece una oportunidad única para combinar datos de vanguardia multilongitud de onda para medir de forma robusta la cantidad de formación estelar oscurecida a lo largo del tiempo cósmico, así como la evolución de las propiedades del polvo y el gas en galaxias y núcleos activos de galaxias (AGN).
En IEA-UDP, nos centramos en el estudio de los emisores de líneas de CO de ~100 años esperados en CHAMPS, su caracterización y las mediciones de la función de luminosidad del CO y la evolución de la densidad de gas molecular cósmico.
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El gran programa ALMA CRISTAL
El programa ALMA CRISTAL (Investigador Principal: R. Herrera-Camus; coinvestigadores principales: M. Aravena, J. González-López et al.) está diseñado para proporcionar restricciones únicas sobre la morfología, la cinemática, la existencia de flujos de salida y las propiedades del medio interestelar (MSI) de las galaxias en z=4-6. Nuestro grupo se centra en el estudio de la interacción entre el medio interestelar (MSI) y el medio interestelar (MGC) de las galaxias, caracterizando el ciclo bariónico completo mediante observaciones de Ly-alfa, [CII], H-alfa, etc., con ALMA, VLT/MUSE, Keck/KCWI y JWST.
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Estudios de áreas extensas de galaxias polvorientas formadoras de estrellas con alto corrimiento al rojo
Los principales objetivos de nuestros estudios DSFG serán identificar y caracterizar estas galaxias (midiendo funciones de luminosidad, distribuciones de corrimiento al rojo, funciones de correlación, etc.) y realizar búsquedas de fuentes z>5 y sistemas de protocúmulos brillantes en IR utilizando estudios (sub)milimétricos actuales y futuros del cielo austral, de la colaboración SPT 3G, los estudios del observatorio CCAT y el proyecto CMB-S4.
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Caracterización de protocúmulos brillantes IR en z > 4
Estamos caracterizando los protocúmulos masivos y brillantes en IR descubiertos por el sondeo SPT SMG del cielo austral. Estudiamos el medio interestelar frío mediante observaciones profundas de CO(2-1) en la banda 1 de ALMA en el icónico protocúmulo SPT2349-56 a z=4.3, y el entorno y el CGM alrededor de otros tres protocúmulos a z>4 mediante observaciones de la línea UV Ly-alfa en el marco de reposo con VLT/MUSE. Los objetivos son buscar emisores de CO y Lyman-alfa, así como emisiones extendidas Lyman-alfa (manchas Ly-alfa) que podrían estar relacionadas con la formación estelar de estos sistemas (véanse Miller et al., 2018; Hill et al., 2020; Apostolovski et al., 2023).