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Proyectos

Moléculas orgánicas complejas en regiones circumestelares: Estudio experimental de la etanolamina.

El estudio de nuestros orígenes químicos, con el fin de explicar las rutas que llevaron a la formación de los organismos vivos, es una cuestión que nos ha intrigado durante siglos. Sin embargo, aún no sabemos exactamente cuáles son los mecanismos de síntesis que conducen a la formación de moléculas complejas a partir de la combinación efectiva de átomos y moléculas más simples. La etanolamina (NH2CH2CH2OH), una molécula orgánica compleja de importancia prebiótica, fue identificada recientemente en una nube molecular en el medio interestelar donde se forman las estrellas. También se sabe que la etanolamina es una molécula precursora del fosfolípido, uno de los principales componentes de la membrana celular. Esta afirmación implica, que en las primeras etapas de formación de los objetos estelares (como la de nuestro Sol), moléculas importantes para la vida, como la etanolamina, podrían haber sido transportadas desde la nebulosa protosolar a objetos planetarios más pequeños y, posteriormente, a nuestro planeta. Teniendo en cuenta estas premisas, es necesario comprender cómo diferentes entornos pueden ayudar a transformar una molécula en el medio interestelar. En este caso, proponemos el estudio experimental de la interacción de un flujo de fotones en el ultravioleta con la molécula de etanolamina, induciendo su ionización y disociación. Nuestro objetivo es comprender las vías de fragmentación molecular y determinar la estabilidad de la molécula en entornos circunestelares, como en la región de fotodisociación de un objeto astrofísico determinado. Los espectros de masas de los fragmentos iónicos a analizar fueron adquiridos en el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón en Campinas-Brasil.
[1] https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2101314118
Créditos de la figura: Víctor M. Rivilla & Carlos Briones (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA) / NASA Spitzer Space Telescope, IRAC4 camera (8 microns). Tomada de la página www.iram-institute.org.

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Mapas de formación de galaxias en el universo cercano

Este proyecto nos permitirá vincular las diferentes estructuras observadas (disco, barra, brazos espirales, anillos, etc.) a su historia evolutiva específica — reflejando una historia de fusiones pasadas que condujeron a una reestructuración completa del sistema (como es el caso de galaxias elípticas) y/o procesos evolutivos más lentos que incluyen la acreción de gás de galaxias satélites (o del propio medio intergaláctico) y el transporte interno de gas. El/la estudiante manipulará los datos para crear mapas de color (g-r, g-z), resaltando regiones más “azules” y más “rojas” en las galáxias que apuntan a diferencias asociadas a edad y actividad de formación estelar, entre otras características. También serán explorados gráficos diagnósticos (a partir de una investigación literaria) que revelan información sobre el nivel de actividad de formación estelar, extinción por polvo, etc. El objetivo inmediato es distinguir las poblaciones estelares que caracterizan las diferentes estructuras estelares comúnmente identificadas en galaxias (e.g., disco, bulbo, barra, brazos espirales). Varias herramientas computacionales serán utilizadas, incluyendo SAOImage ds9, Jupyter Notebooks y potencialmente herramientas más elaboradas (e.g., LePhare, Cigale). Experiencia con python es fuertemente deseable como punto de partida.

 

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Estimación de la constante de Hubble a partir de señales de BAO con datos LSST-simulados

Uno de los enigmas más importantes del escenario cosmológico actual es la discrepancia entre la estimación independiente de modelo de la constante de Hubble a partir de Variables Cefeidas/Supernovas-Ia y su valor inferido a partir del espectro de potencia de las fluctuaciones de la Radiación Cósmica de Fondo (CMB) asumiendo el modelo LCDM. Un método promisorio para obtener evidencia a favor de uno de estos valores es utilizar regresiones no-paramétricas para estimar la tasa de expansión del universo en z=0. En este proyecto, aplicaremos el método de reconstrucción no-paramétrico conocido como Procesos Gaussianos a las señales anisotrópicas de BAO utilizando simulaciones o datos existentes comparable a LSST (por ejemplo, datos públicos del survey HSC) para obtener una estimación independiente de modelo de la tasa de expansión actual a partir de la distribución de galaxias.

https://scholar.google.com/citations?hl=es&user=-GtF3Y4AAAAJ

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Midiendo la distribución de materia oscura en la Vía Láctea con el Observatorio Vera Rubin y las simulaciones FIRE

El Observatorio Vera Rubyn va a tener capacidades únicas de medir la distribución de materia oscura alrededor de la Vía Láctea, ya que su gran sensibilidad permitirá observar las estrellas más distantes de la galaxia. Estas estrellas distantes ocupan regiones donde se encuentra  la mayoría de la materia oscura en las galaxias, por lo que su movimiento tiene información única de cómo está distribuida dicha materia oscura en la galaxia. Estudios recientes han demostrado que la materia oscura de la Vía Láctea está siendo perturbada por la reciente interacción con la Gran Nube de Magallanes. Como resultado de esta perturbación, se espera que una corriente de materia oscura "wake" esté siguiendo la Gran Nube de Magallanes. Dicha corriente de materia oscura ha sido tentativamente detectada observacionalmente (Conroy et al., 2021) abriendo así una nueva posibilidad de entender la naturaleza y las propiedades de la materia oscura. En este proyecto usaremos observaciones sintéticas que modelan cómo el Observatorio Vera Rubin observaría el halo estelar de simulaciones cosmológicas (FIRE) de la Vía Láctea y la Gran Nube de Magallanes. El objetivo principal es probar distintos algoritmos numéricos que permitan detectar el “wake” en las observaciones sintéticas de las simulaciones y así predecir si éste podrá ser detectado en las observaciones del observatorio Vera Rubin.poder determinar las condiciones y datos observacionales necesarios para poder detectar el “wake” en las observaciones de la Vía Láctea que va a realizar el observatorio Vera Rubin.

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Formación de planetas en sistemas de múltiples estrellas

Los planetas nacen a partir de discos compuestos por gas y polvo que giran alrededor de estrellas jóvenes, conocidos como discos circunestelares. Debido a que la mayoría de las estrellas forma parte de sistemas binarios, estas pueden interactuar con los discos de sus compañeras, y perturbar el proceso de formación de planetas. En este proyecto estudiaremos los discos del sistema HT  Lup, un sistema compuesto por 3 estrellas jóvenes que se orbitan entre ellas. El estudio consistirá en analizar observaciones de altísima resolución angular obtenidas con el telescopio ALMA para establecer cómo se distribuye el material en cada disco.

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Estudio de la linealidad de los detectores CCD del
Observatorio Vera Rubin

Como parte de la caracterización de la cámara del Observatorio Rubin, se han tomado datos en un
entorno de laboratorio en el que el plano focal de la cámara se ha expuesto a una iluminación uniforme. La intensidad de la iluminación (flujo) se incrementó entonces de manera uniforme y, al mismo tiempo, se monitorizó la intensidad mediante un fotodiodo calibrado. De este modo, podemos elaborar curvas de la respuesta del detector CCD en función del flujo. Como esta respuesta no es completamente lineal,
corregimos las pequeñas desviaciones de la linealidad utilizando un “linealizador”, que es una función que nos indica la verdadera intensidad de la iluminación en función de la señal del detector. Hay un linealizador diferente para cada segmento de la cámara, y como hay 189 CCDs con 16 segmentos cada uno, hay 3024 funciones lineales distintas. Este proyecto consiste en estudiar el proceso de generación de los linealizadores y recomendar posibles mejoras.

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Estudio de la Curva de Transferencia de Fotones en los detectores CCD del Observatorio Vera Rubin

Como parte de la caracterizaci ́on de la c ́amara del Observatorio Rubin, se han tomado datos en un
entorno de laboratorio en el que el plano focal de la cámara se ha expuesto a una iluminación uniforme.
La intensidad de la iluminación (flujo) se incremento entonces de manera uniforme y, al mismo tiempo, se monitorizó la intensidad mediante un fotodiodo calibrado. De este modo, podemos elaborar PTCs
del CCD en función del flujo (varianza vs flujo o señal). Hay una PTC diferente para cada segmento de
la cámara, y como hay 189 CCDs con 16 segmentos cada uno, hay 3024 PTC distintas. Este proyecto consiste en estudiar el proceso de generación de cada PTC y recomendar posibles mejoras.

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Predecir propiedades galácticas con inteligencia artificial

En este proyecto usaremos herramientas de inteligencia artificial para estudiar si podemos predecir ciertas propiedades asociadas a galaxias, como su masa estelar, su metalicidad, su luminosidad…etc, a partir de otras propiedades galácticas. Para ello, usaremos galaxias de las simulaciones CAMELS, que contienen mas de 1 millón de galaxias procedentes de miles de simulaciones hidrodinámicas.

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Imágenes simuladas de campos estelares muy poblados 

Actualmente, el paquete de software imSim puede generar imágenes estelares simuladas de la cámara de 3,25 Gigapíxeles que a su vez funcionan como datos simulados para probar los procedimientos de reducción de datos del  futuro Telescopio Vera Rubin. Para este proyecto, la ó el estudiante generará imágenes sintéticas de campos estelares altamente poblados, que se esperarían en regiones del plano galáctico y del bulbo. Estas simulaciones se compararán con simulaciones astrométricas de la Via Láctea generadas por el proyecto BeSSeL. Las imágenes  que resulten también podrían usarse para probar la astrometría y la fotometría del Telescopio Vera Rubín. Finalmente, los resultados de este proyecto serán fundamentales para abordar una prioridad establecida por el LSST Stars, Milky Way & Local Volume Science Collaboration, es decir, fotometría y astrometría en campos de estelares.

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