Física (plan 2002) 2024-2

Optativas, Astrofísica Extragaláctica y Cosmología

ASTRONOMIA EXTRAGALACTICA y COSMOLOGÍA

Objetivos. Proporcionar la metodología observacional y los conceptos teóricos básicos para el entendimiento de las galaxias, su estructura, formación y evolución. Desarrollar en el estudiante la capacidad de integrar observaciones y modelos que requieren estas áreas de la astronomía, así como prepararlo para asimilar la literatura y los problemas más recientes de la misma. El estudiante aprendera a extraer e interpretar información relevante de las grandes bases de datos astronómicas, utilizando herramientas de Machine Learning e IA y participara en las observaciónes y analisis de objetos extragalacticos con telescopios robot/remotos en el Observatorio Astronomico Nacional de San Pedro Martir, B.C., Mexico.

Reunion para Definir Dias y Hora: Martes 30 de Enero 13:00 hrs Cubiculo 1 Instituto de Astronomía

Las clases seran 2 veces por semana con duracion de 1.5 horas. En principio se pueden seleccionar los dias

martes y jueves o bien

miercoles y viernes o bien

lunes + cualquier otro dia.

Propuesta: 14:00 a 15:30

Pre-Requisitos

-Conceptos Basicos de Espectroscopia y Fotometria y su Extension al caso de las Galaxias

-Procesos Radiativos en Astrofisica

-Gas y polvo. Abundancias químicas.

-Escalas de distancias extragalácticas.

Tema 1 Propiedades Generales de las Galaxias

-Secuencia morfológica de Hubble. Esquemas físicos de clasificación, multi-frecuencia.

-Poblaciones estelares. Tasa de formación estelar.

-Catastros y catálogos de galaxias. Pruebas de completéz.

-Correlaciones a lo largo de la secuencia de Hubble.

-Las secuencias azul y roja.

-Relaciones tasa de formación estelar-masa y metalicidad-masa. Secuencia Principal de galaxias con formación estelar y secuencia de galaxias retiradas.

-Relación morfología-entorno y otras dependencias con el entorno.

Tema 2 Galaxias de disco

-Perfiles de brillo. Descomposición bulbo-disco.

-Curvas de rotación y equilibrio centrífugo.

-Cocientes masa estelar y dinámica sobre luminosidad. Materia oscura.

-Las relaciones de Tully-Fisher y radio-masa.

-Estabilidad de los discos. Generación de barras y pseudobulbos.

-Medio interestalar en galaxias de disco. Gradientes de metalicidad.

-Formación estelar a gran escala. Ley de Kenniccutt-Schmidt. Modelos de autoregulación y de autopropagación.

-Origen de las galaxias de disco. Momento angular. El escenario de adentro hacia afuera.

Tema 3 Galaxias elípticas y bulbos galácticos

-Perfiles de brillo. Estructura discoidal y de caja.

-Equilibrio dinámico de sistemas esferoidales. Dispersión de velocidades.

-Nuevos esquemas de clasificación de elípticas. Dicotomía E-type vs. S0-type

-Cocientes masa sobre luminosidad. Materia oscura.

-Galaxias elípticas en cúmulos y en el campo. Galaxias cD.

-El Plano Fundamental de los esferoides.

-Medio interestelar y metalicidades en esferoides. Halos calientes en rayos X.

-Región nuclear de los esferoides. Hoyos negros supermasivos.

-Teorías de formación de bulbos y galaxias elípticas. \Dowsizing" y procesos de apagado.

Tema 4. Las galaxias como entidades resueltas

-Grandes muestreos IFUs: SAURON, Atlas3D, PINGS. CALIFA, MaNGA, SAMI, MUSE.

-Modelos de síntesis de poblaciones estelares. Métodos de inversión.

- Análisis de líneas de emisión: Procesos de ionización a lo largo de las galaxias.

- Cinemática en 2D: Nuevos esquemas de clasificación de las galaxias.

- Evolución de las galaxias, aproximación para un modelo coherente

Tema 5 Núcleos galácticos activos (NGAs)

-Propiedades observacionales y clasificación de NGAs.

-Distribución espectral de energía, mecanismos de generación de energía.

-Líneas de emisión en el núcleo.

-Galaxias anfitrionas y su entorno.

-El modelo unificado de NGAs. Modelos alternativos.

-Evolución de las funciones de luminosidad de galaxias con NGAs.

-Galaxias ultraluminosas en el infrarojo y quasares.

-La coevolución del hoyo negro supermasivo, el NGA y la galaxia.

Tema 6 Galaxias interactuantes, grupos y cúmulos de galaxias, distribución a gran escala

-Galaxias en interacción: catálogos, tipos, frecuencia.

-Física de la interacción: observaciones y modelos.

-El Grupo Local: componentes y dinámica.

-Grupos de galaxias: composición, dinámica, función de masa.

-Cúmulos de galaxias: composición, propiedades estructurales y dinámicas, función de masa.

-Lentes gravitacionales fuertes y débiles.

-Medio intracúmulo, termodinámica e hidrodinámica. Efecto Sunyaev-Zel'dovich.

-Materia oscura en grupos y cúmulos de galaxias.

-Función de Masa y Correlación de dos puntos.

-La red cósmica: paredes, filamentos, nodos y huecos.

Tema 7: La Conexion con la Cosmologia Campo Lejano: Galaxias a altos corrimientos al rojo

-Descubrimiento de galaxias por “drop out": galaxias de ruptura de Lymann-alfa.

-Emisores de Lymann-alfa.

-Galaxias submilimétricas. Conexión con quasares y galaxias elípticas.

-El bosque de Lymann-alfa. Galaxias “damped Lymann-alfa".

-Historia de la formación estelar cósmica.

-El cuadro general de evolución de galaxias.

Campo Cercano: La Vía Láctea

Bibliografía

-"Galaxies in the Universe. An introduction", L.S. Sparke & J.S. Gallagher, Cambridge University Press, 2000.

-"Galaxy Evolution", M. S. Longair, Astronomy & Astrophysics Library, Springer, 1998

-"Galactic Astronomy", J.B. Binney & M. Merrifield, Princeton University Press, 1998.

-"Galaxies & Galactic Structure", D.M. Elmegreen, Prentice-Hall, Inc., 1998.

- Galaxy Formation and Evolution. Mo, Van den Bosch and White, Cambridge University Press. 2010.

-”Extragalactic Astronomy and Cosmology: An Intorduction”, P. Schneider, Springer-Verlag, 2015

-”Astropysics of gaseous nebulae and active galactic nuclei”, D.E. Osterbrock, G.F. Ferland, University Science Books, 2006

-Reseñas recientes del ARAA.

Evaluación del Curso:

Tareas 30%

Trabajo 30%

Examen 30%

Participacion en Clase 10%