Verano de Investigación en
Astrofísica del INAOE
VIAI-2021
del 14 de junio al 16 de julio del 2021 (ON-LINE)
Proyectos:
COSMOLOGÍA
PRIMERAS GALAXIAS
Cosmología de 21 cm, la búsqueda de las primeras galaxias en el universo.
INVESTIGADOR PRINCIPAL Y GRUPO DE TRABAJO: Omar López-Cruz y la colaboración SCI-HI
En este proyecto exploraremos la física de la formación de las primeras estrellas en el universo. También estudiaremos las técnicas para la detección del fondo cósmico producido por la línea del Hidrógeno neutro, cuyo emisión en estado base corresponde a 21 cm.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
GALAXIAS SUBMILIMÉTRICAS
Explorando el entorno de las fuentes rojas de Herschel.
INVESTIGADOR PRINCIPAL Y GRUPO DE TRABAJO: Alfredo Montaña, Itziar Aretxaga y el grupo de Cosmología Milimétrica.
Con observaciones a 1.1 mm de la cámara AzTEC del GTM hemos observado una muestra de fuentes rojas de Herschel. Estas son galaxias lejanas muy luminosas en el infrarrojo y con altas tasas de formación estelar. En los mapas de AzTEC hemos encontrado excesos de fuentes alrededor de algunas de estas galaxias rojas de Herschel, los cuales podrían estar asociados a cúmulos de galaxias en formación (proto-cúmulos). Existen pocos casos confirmados de este tipo de objetos, sobre todo a distancias lejanas (i.e. etapas tempranas del Universo), y son pieza clave para entender mejor la formación de estructuras a gran escala del Universo y la formación y evolución de galaxias masivas. En este proyecto vamos a explorar distintas bases de datos y observaciones a distintas longitudes de onda para intentar entender la naturaleza de estas sobre-densidades identificadas con AzTEC.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
CÚMULOS DE GALAXIAS Y EFECTO SUNYAEV-ZEL'DOVICH
Caracterización del medio intra-cúmulo mediante observaciones del efecto Sunyaev-Zel’dovich.
INVESTIGADOR PRINCIPAL Y GRUPO DE TRABAJO:David Sánchez-Argüelles, Alfredo Montaña y el grupo de Cosmología Milimétrica.
En este proyecto emplearemos imágenes de la cámara milimétrica AzTEC para analizar las características del medio intra-cúmulo de uno de los cúmulos de galaxias más luminosos en rayos-X. Determinaremos si el cúmulo es aislado o si contiene subestructura y realizaremos mediciones de su masa total.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
EXTRAGALÁCTICA
POBLACIONES DE ESTRELLAS EN GALAXIAS
Estudio de Galaxias mediante Modelos de Síntesis de Poblaciones Estelares.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Eric Martínez
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
ACTIVIDAD EN GALAXIAS: HOYOS NEGROS SUPERMASIVOS - FORMACIÓN ESTELAR
Cazando galaxias alrededor del BL Lac 3FGL J0909.0+2310.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Daniel Rosa-González
Sabemos que (casi) todas las galaxias incluyendo nuesta Via Láctea tienen un agujero negro masivo en su centro. Pero por qué en algunas de ellas su centro se vuelve activo y en otras el agujero negro “permanece dormido”? Una de las causas que se proponen para explicar la actividad del agujero negro es la presencia de una o varias galaxias cercanas. La presencia de una galaxia cercana crea perturbaciones gravitacionales de forma que parte del gas se mueve hacia zonas cercanas al centro, “alimentando” el agujero negro y provocando que este se active. Durante el verano buscaremos galaxias cercanas a la galaxia activa 3FGL J0909.0+2310, para estudiar su entorno y discutir si hay alguna galaxia cercana que pudiera estar ayudando en la activación del agujero negro.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
¿Qué nos puede decir el gas molecular denso de la actividad nuclear en galaxias?
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Olga Vega
A partir de espectros observados con el GTM de una muestra de galaxias que incluye todos los tipos espectrales, construiremos y analizaremos diferentes diagramas de diagnóstico con la intención de separar las galaxias con formación estelar de aquellas que presentan un núcleo activo. Se analizarán los espectros para identificar las líneas moleculares, medir sus flujos y relacionar estos con las propiedades de la galaxia. También trabajaremos con modelos teóricos sencillos con la idea de interpretar los resultados obtenidos.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
Análisis de longitud de onda múltiple de cuásares radio-fuertes de espectro plano.
INVESTIGADOR PRINCIPAL Y GRUPO DE TRABAJO: Vahram Chavushyan, Victor M. Patiño-Álvarez, Raúl A. Amaya-Almazán (Estudiante de doctorado)
El proyecto que ofrecemos es parte de un proyecto mas amplio de larga duración (ver p.ej. Amaya-Almazán et al. 2021), que estudia la variabilidad de las líneas de emisión anchas para una muestra de 6 cuásares radio-fuertes de espectro plano (FSRQ, una clase de núcleo galáctico activo), utilizando la muestra más grande de sus espectros ópticos jamás recopilada. En este estudio, continuaremos analizando la variabilidad de las curvas de luz de rayos gamma, rayos X, banda V, banda J, 1 mm y 15 GHz, además de los flujos de las líneas de emisión anchas, así como el continuo espectral. El objetivo principal de este proyecto es investigar el comportamiento de las líneas de emisión anchas en respuesta a incrementos en el continuo ionizante durante los eventos de ráfaga. En el artículo Léon-Tavares et al. (2013), encontramos por primera vez un incremento estadísticamente significativo similar a una ráfaga en la curva de luz de Mg II λ2800Å en el FSRQ 3C 454.3. Este hallazgo vincula de manera crucial las fluctuaciones de la línea de emisión ancha, con la emisión de continuo no térmico producida por el material en movimiento relativista en el chorro y, por lo tanto, con la presencia de nubes de la región de líneas anchas rodeando el núcleo de radio. Este notable evento fue confirmado en estudios posteriores (Isler et al. 2013; Jorstad et al. 2013). Recientemente, se observó un comportamiento similar para el FSRQ CTA 102, pero a mayor escala (Chavushyan et al. 2020). En este objeto, el cociente entre el máximo y mínimo del flujo de continuo en λ3000Å fue ∼ 179, y para la línea de emisión de Mg II y los flujos de Fe II ultravioleta, es ∼8.1 y ∼34, respectivamente. En el proyecto que se ofrece para estudiantes, exploraremos la variabilidad y la forma del perfil de la línea de emisión ancha de Mg II λ2800Å, para utilizarla como información auxiliar para sondear la geometría y la física de las regiones más internas del núcleo galáctico activo y proporcionar escenarios de producción de rayos gamma. Finalmente, evaluaremos los métodos de estimación de la masa del agujero negro para cuásares radio-fuertes de espectro plano (FSRQ).
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
Construye imágenes en líneas nebulares usando los espectros-3D.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Divakara Mayya
El proyecto ofrece una oportunidad única de usar los datos espectroscópicos de tipo 3-D tomados con el novedoso instrumento MEGARA instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC), el telescopio óptico más grande del mundo. Estos datos 3-D permiten la construcción de imágenes en distintos colores, transiciones o líneas espectrales. Contamos con el espectro-3D de regiones ionizadas alrededor de cúmulos estelares. Las regiones ionizadas se caracterizan por tener transiciones en iones abundantes como oxígeno, nitrógeno, azufre, además de las líneas de hidrógeno y helio, en sus distintos estados de ionización. El proyecto consiste en identificar algunas de estas transiciones en el espectro y construir imágenes en cualquiera de estas transiciones.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO:
BIBLIOGRAFÍA:
Evolución de galaxias con cubos de datos de MUSE.
INVESTIGADORES PRINCIPALES: Javier Zaragoza y Divakara Mayya
El espectrógrafo de campo integral MUSE, montado en el Very Large Telescope, tiene un archivo de observaciones de galaxias cercanas. Proponemos analizar los espectros de estas galaxias, construyendo mapas de las líneas espectrales del gas ionizado, velocidades, y propiedades físicas del gas.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO:
BIBLIOGRAFÍA:
Las galaxias supergigantes albergan los agujeros negros más grandes
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Omar López-Cruz
Las galaxias contienen agujeros negros. Se ha encontrado una correspondencia entre la luminosidad de la galaxia y la masa del agujero negro que alberga. En este proyecto estudiaremos a las galaxias supergigante, también conocidas como cD, las galaxias más brillantes cuya fuente principal de luminosidad son las estrellas. Usaremos datos del Telescopio Espacial, ALMA, GTC y el VLA para estudiar a estos monstruos e inferir propiedades de sus agujeros negros supermasimos.
TELESCOPIOS:
BIBLIOGRAFÍA:
Espectroscopía de Cúmulos Estelares en la galaxia NGC5253
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Lino Rodríguez-Merino
Los cúmulos globulares son agregados de estrellas masivos y con edades cercanas a los 10 Giga-años, por lo que suelen ser buenos trazadores de la formación estelar en las etapas tempranas de la galaxia donde se localizan. La galaxia NGC 5253, es una galaxia clasificada como Irregular II por sus propiedades espectro-fotométricas. Asi que entender su historia de formación estelar es muy importante. Actualmente contamos con datos espectroscópicos de varios candidatos a cúmulo globular, los cuales fueron obtenidos con el "Southern African Large Telescope" (SALT). SALT es uno de los telescopios más grandes del mundo, con un espejo primario de ~11 m de diámetro. La extracción de la distribución espectral de energía de estos objetos será una fuente de gran información para enetender la historia de formación estelar de esta galaxia.
TELESCOPIOS:
BIBLIOGRAFÍA:
DINÁMICA
Cálculo de la estructura orbital en potenciales gravitacionales.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Ivanio Puerari.
Existen diversos tipos de objetos en el Universo. La dinámica estelar de gran parte de ellos puede ser modelada mediante la adición de potenciales sencillos. En este proyecto, se calculará la estructura orbital de algunos potenciales comúnmente utilizados para modelar objetos como estrellas, cúmulos globulares, galaxias elípticas, galaxias espirales y barradas.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
GALÁCTICA
ESTRELLAS
Distancias de nebulosas planetarias con GAIA.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Mónica Rodríguez
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
Formación de binarias de agujeros negros y su relación con las ondas gravitacionales.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Aldo Batta
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
NUBES MOLECULARES Y FORMACIÓN DE ESTRELLAS
Campos magnéticos en nubes moleculares galácticas.
INVESTIGADOR PRINCIPAL Y GRUPO DE TRABAJO: Abraham Luna, Manuel Zamora, Vianey Camacho y Marcial Becerril
En este proyecto analizarás datos observacionales y sintéticos de Nubes Moleculares Galácticas con el objetivo de calcular y visualizar los campos magnéticos que permean estas regiones. ¿Que rol juegan estos campos magnéticos en la formación, evolución y destrucción de las nubes moleculares? Las respuestas a estos temas las podrás abordar a través de observaciones sintéticas creadas mediante códigos magnetohidrodinámicos (FLASH+polaris) corriendo en supercomputadoras. Estas simulaciones como laboratorios virtuales nos ayudarán a entender que es una nube molecular y a comparar contra los datos observados. Usaremos software estándar especializado y el Software de Observaciones Sintéticas (S.O.S.) que estamos desarrollando en Python. La presencia de Campos Magnéticos en todas las escalas del Universo, desde planetas hasta el fondo cósmico, y en rangos de magnitudes que cubren 32 ordenes, muestran la importancia que los campos magnéticos deben tener en la evolución del cosmos, tema que despierta cada vez mas interés.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
SISTEMAS PLANETARIOS
Búsqueda de exoplanetas gigantes desde Tonantzintla.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Miguel Chávez-Dagostino
El proyecto que se propone consiste en llevar a cabo la construcción y el análisis preliminar de curvas de luz con datos obtenidos con el Telescopio tipo Schmidt de Tonantzintla, operado por el INAOE. Los objetos a analizar son la estrella WASP43 para la que se conoce la presencia de un planeta masivo con un transito bien caracterizado. Además, se analizarán los datos de las estrellas HD86680 y TYC1867-2392-10, dos estrellas identificadas como super-metálicas, y por lo tanto más proclives a poseer compañeros exoplanetarios gigantes, para las que aun no se reporta el hallazgo de un exoplaneta. Para el análisis se utilizará el programa AstroImageJ.
TELESCOPIO:
BIBLIOGRAFÍA:
SISTEMA SOLAR
Clasificación taxonómica de asteroides de la familia Flora.
INVESTIGADOR PRINCIPAL Y GRUPO DE TRABAJO: José Ramón Valdés, José Guichard, Raúl Mújica y Sergio Camacho.
TELESCOPIO/INSTRUMENTO/CATÁLOGOS:
BIBLIOGRAFÍA:
DESARROLLO DE INSTRUMENTACIÓN, SIMULACIONES Y PROCESAMIENTO DE DATOS
MILIMÉTRICO
Simulación y reducción de datos de TolTEC.
INVESTIGADOR PRINCIPAL, GRUPO DE TRABAJO: Javier Zaragoza, Itziar Aretxaga y Grupo de Cosmología Milimétrica.
La nueva cámara polarimétrica TolTEC llegará al GTM en los próximos meses. Queremos estar listos y entender los datos lo mejor posible cuando las primeras observaciones lleguen, para ello proponemos trabajar con simulaciones de observaciones de TolTEC así como en la reducción de los datos simulados.
BIBLIOGRAFÍA:
Simulación de mezcladores superconductores (SIS) para astronomía milimétrica.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Edgar Colín Beltrán
La nueva generación del proyecto Event Horizon Telescope (ngEHG) tendrá como objetivo la producción de imágenes e incluso videos cortos de observaciones a dos frecuencias simultáneas, 230 GHz y 345 GHz que serán captadas y procesadas con un solo instrumento receptor. Acaso la pieza más importante de estos receptores heterodinos son los mezcladores criogénicos llamados SIS mixers (del inglés mezclador Superconductor-Isolating-Superconductor), cuyo desempeño se basa en el efecto cuántico de tuneleo asistido de quasi-partículas (electrones libres) de un superconductor a otro a través de la película fina de aislante. Los materiales más usados son metales de niobio y un aislante de nitruro de aluminio u otro dieléctrico (Nb/AlN/Nb) que llevados a la mitad de la temperatura crítica del Nb ~4 K son energizados con corriente directa (CD) para encontrar la transición de resistencia superconductora a normal, para después inyectar la frecuencia de oscilación local y la señal de RF que se mezclarán para producir una frecuencia intermedia de algunos pocos GHz para su procesamiento digital. El objetivo general de este proyecto será la simulación completa de un dispositivo SIS centrado en 345 GHz. La primera etapa de simulación tiene como principal objetivo entender y demostrar el comportamiento en corriente directa para encontrar el voltaje de transición de la unión Johnson. Posterior a esta etapa, vendrá la de RF donde se estudia la comparación de temperaturas “caliente” y “fría” para el establecimiento del nivel de ruido del componente. Y la tercera etapa es un análisis multi-tono. El estudiante usará la herramienta “QMix” basada en lenguaje Python para realizar todas las simulaciones y explicará los resultados obtenido.
BIBLIOGRAFÍA:
Simulaciones térmicas en ambientes criogénicos de detectores de ondas milimétricas y otras aplicaciones.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Daniel Ferrusca
Los instrumentos de detección de ondas milimétricas, como los que operan en el Gran Telescopio Milimétrico, trabajan con detectores superconductores que requieren operar a temperaturas entre los 0.1 a los 0.3 Kelvin para alcanzar el estado ideal de superconductividad, niveles de ruido, y responsividad. Sin embargo otras aplicaciones como la electrónica de lectura en computación cuántica o sistemas de caracterización de Cube-sats requieren tambien de ambientes criogénicos. En este proyecto se propone realizar estudios de simulaciones térmicas mediante la técnica de elementos finitos de diversos montajes experimentales en los que trabajan estos detectores y otros sistemas electrónicos a temperaturas criogénicas para observar el compartamiento térmico de detectores, monturas y soportes que son utilizados en criostatos que van desde los 100 a 4K con temperaturas finales de trabajo de hasta 0.25 K con el objetivo de desarrollar mejores y mas eficientes instrumentos.
BIBLIOGRAFÍA:
SUPER CÓMPUTO
Medio Interestelar Violento.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Sergio Martínez-Gonzalez.
BIBLIOGRAFÍA:
Lucha de titanes: Vía Láctea vs. Andrómeda. (Simulaciones Numéricas como Laboratorios Virtuales)
INVESTIGADOR PRINCIPAL y GRUPO DE TRABAJO: Manuel Zamora-Avilés, Josué López-Castillo, Marco Salazar-Leiva y Juan Pablo Ortiz-Jiménez
La interacción de galaxias es un proceso común en el universo. Nuestra galaxia, La Vía Láctea, está en camino de interaccionar con la galaxia vecina Andrómeda, que es una galaxia espiral similar a la nuestra. Esta interacción puede cambiar drásticamente la morfología de las galaxias hasta que finalmente queden fusionadas como una galaxia elíptica. El objetivo del proyecto es modelar numéricamente esta interacción para determinar cuál sería la órbita final de una estrella como nuestro sol.
Metodología. Se harán simulaciones usando el código magneto-hidrodinámico (de libre acceso) AREPO. Utilizaremos Python para el análisis y visualización de las simulaciones. Un primer paso es construir las condiciones iniciales para los diferentes tipos de galaxias que consideraremos para evolucionarlas de forma individual (simulaciones de control) y posteriormente combinarlas en una interacción (un ejemplo se puede ver en la Figura).
Infraestructura. Los cálculos numéricos requieren el uso de una supercomputadora. El INAOE forma parte del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México, por lo que se tiene tiempo garantizado a equipo computacional de alto desempeño.
BIBLIOGRAFÍA:
Expansión de Regiones HII en medios no uniformes (Simulaciones Numéricas como Laboratorios Virtuales)
INVESTIGADOR PRINCIPAL y GRUPO DE TRABAJO: Manuel Zamora-Avilés, Vianey Camacho-Pérez, Marcial Tapia Becerril, Luis Fernando Tapia-Schiavon, Alejandro García Pérez, Fabián, Andrés Hernández-Cruz, Karina Benavides-Mayorga.
En este proyecto se propone el estudio numérico de la expansión de Regiones HII (RHII) en medios no uniformes y con estructura jerárquica realista (núcleos densos, grumos y filamentos; ver Figura) con el objetivo de estudiar la tasa a la cual se expanden estas RHII. Se compararán estos resultados con predicciones analíticas.
Metodología. Se harán simulaciones usando el código magneto-hidrodinámico (MHD; de libre acceso) FLASH. Utilizaremos Python para el análisis y visualización de las simulaciones. Las condiciones iniciales de las estructuras modeladas las obtendremos de datos observacionales.
Infraestructura. Los cálculos numéricos requieren el uso de una supercomputadora. El INAOE forma parte del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México, por lo que se tiene tiempo garantizado a equipo computacional de alto desempeño.
BIBLIOGRAFÍA:
Formación de planetas en TW Hydrae. (Simulaciones Numéricas como Laboratorios Virtuales)
INVESTIGADOR PRINCIPAL y GRUPO DE TRABAJO: Manuel Zamora-Avilés y Marco A. Pérez-Rivera.
Observaciones a gran resolución han revelado la estructura interna de discos protoplanetarios polvorientos, que son los lugares donde se forman los planetas. Se ha observado sistemáticamente anillos y huecos (ver Figura) y modelos numéricos recientes han mostrado que esto puede ser causado por los planetas recién formados. El objetivo de este proyecto es el de investigar numéricamente el origen morfológico del sistema TW Hydrae mostrado en la Figura.
Metodología.Se harán simulaciones usando el código magneto-hidrodinámico (MHD; de libre acceso) PHANTOM. Utilizaremos Python para el análisis y visualización de las simulaciones. Las condiciones iniciales del disco protoplanetario se restringirán de los datos observacionales.
Infraestructura. Los cálculos numéricos requieren el uso de una supercomputadora. El INAOE forma parte del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México, por lo que se tiene tiempo garantizado a equipo computacional de alto desempeño.
BIBLIOGRAFÍA:
ALTAS ENERGÍAS
Estimación de la PSF de HAWC para diferentes declinaciones.
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Ibrahim Torres
BIBLIOGRAFÍA:
Búsqueda de monopolos magnéticos en HAWC
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Ibrahim Torres
BIBLIOGRAFÍA: