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Diseccionando galaxias con el sondeo CALIFA

Por Angelrls @El_Lobo_Rayado
DP ENGLISH: This story belongs to the series “Double Post” which indicates posts that have been written both in English in The Lined Wolf and in Spanish in El Lobo Rayado.
DP ESPAÑOL: Esta historia entra en la categoría “Doble Post” donde indico artículos que han sido escritos tanto en español en El Lobo Rayado como en inglés en The Lined Wolf.

Entre las muchas cosas que tengo pendiente contar por aquí se encuentra describir el proyecto Calar Alto Legacy Integral Field spectroscopy Area (CALIFA), en el que participo desde sus comienzos en 2010. CALIFA pretende obtener datos de unas 600 galaxias cercanas usando el telescopio de 3.5m del Observatorio de Calar Alto (Almería, España). La peculiaridad de este sondeo, que cuenta como Legado de Calar Alto, es que combina las ventajas de dos técnicas observacionales: imágenes y espectros. Las imágenes proporcionan información clave sobre la estructura de las galaxias, mientras que los espectros revelan sus propiedades físicas y químicas: cinemática, masa, edad de las estrellas, composición química, ritmo de formación estelar, etc. Esta técnica observacional, cada vez más importante en Astrofísica, se denomina espectroscopía de campo integral, en inglés, Integral Field Spectroscopy (IFS). Hace casi 9 años os la explicaba en esta historia. Las observaciones usando IFS consisten en obtener al mismo tiempo cientos o miles de espectros de un objeto astronómico, que es "diseccionado" en todas esas partes individuales, permitiendo luego "reconstruir" las imágenes astronómicas a partir de ellos.
Diseccionando galaxias con el sondeo CALIFA
Ejemplo que muestra cómo una galaxia es "diseccionada" en cientos de pequeñas regiones individuales usando técnicas de espectroscopía de campo integral (IFS). Cada una de estas regiones posee su espectro individual (wavelength), que puede analizarse de forma independiente. El resultado final es que estas observaciones proporcionan cubos de datos, donde dos de los ejes (x e y) poseen la información espacial (esto es, la "imagen" de la galaxia, que además puede separarse en varios colores) mientras que el tercer eje (wavelength o longitud de onda) guarda la información espectral. Crédito: Marc White (RSAA-ANU).
En concreto, CALIFA usa el instrumento PMAS (Potsdam Multi Aperture Spectrophotometer) en configuración PPAK para obtener los datos. Todas las galaxias son observadas dos veces usando dos configuraciones espectroscópicas distintas: una considera una red de baja resolución pero que permite observar todo el rango visible del espectro (3750-7500 Å), mientras que la otra usa una red de alta resolución para obtener los detalles de las absorciones estelares en el rango azul del espectro (3700-4200 Å) y así conocer mejor qué tipo de estrellas (viejas, jóvenes o de edad intermedia) dominan en cada zona de la galaxia observada.
La ventaja de los datod del proyecto CALIFA es que no sólo permiten conocer las galaxias cercanas con un nivel de detalle hasta ahora inconcebible, sino que también aportan información clave sobre la evolución de cada galaxia en el tiempo: los datos sirven para conocer cuándo y cuánto gas se convirtió en estrellas en cada etapa y cómo evolucionó cada región de la galaxia a lo largo de diez mil millones de años. Así, el equipo del sondeo CALIFA (en el que participo) hemos podido extraer la historia de la evolución en masa, brillo y elementos químicos de esta muestra de galaxias cercanas. Unas de las resultados más importantes encontrados es que hemos podido comprobar observacionalmente es que las galaxias más masivas crecen más rápido que las menores, y que además lo hacen de dentro afuera, formando las regiones centrales en primer lugar. También hemos obtenido resultados sobre cómo se producen, dentro de las galaxias, los elementos químicos necesarios para la vida, o sobre los fenómenos involucrados en las colisiones galácticas. Incluso hemos podido observar directamente la última generación de estrellas que se han formado y que aún se halla dentro de su nido de formación gracias a poder trazar el gas ionizado por las estrellas más jóvenes y masivas, esto es, las nebulosas de esas otras galaxias.
Diseccionando galaxias con el sondeo CALIFA
Visión panorámica de las galaxias del sondeo CALIFA (El Mandala de CALIFA). Este diagrama consiste en una representación de las propiedades físicas básicas de galaxias cercanas, todo determinado a partir de datos de este sondeo. Se usan 169 galaxias escogidas de forma aleatoria del "Data Release 2" que se publica hoy, 1 de octubre de 2014. Comenzando con el diagrama superior y siguiendo el sentido de las agujas del reloj se muestra: 1) la imagen de la galaxia reconstruida en colores, 2) las densidades de masas estelares (rosa es más denso, azul menos denso), 3) las edades de las estrellas (rosa es más viejo, azul más joven), 4) las imágenes reconstruidas trazando la emisión de las nebulosas (la codificación es: Hα en verde, [N II] 6584 Å en rojo y and [O III] 5007 Å en azul), 5) la emisión nebular trazada con la línea de Hα, y 6) la cinemática del gas nebular (esto es, cómo se mueve la galaxia). Crédito: R. García-Benito, F. Rosales-Ortega, E. Pérez, C.J. Walcher, S. F. Sánchez y equipo CALIFA .
¿Por qué cuento todo estoy hoy? Porque precisamente hoy, 1 de octubre de 2014, el equipo de CALIFA hemos liberado 400 cubos de datos correspondientes a las observaciones de 200 galaxias cercanas, en lo que se ha llamado Second Data Release (DR2) (Segundo Lanzamiento de Datos). Todo esto se hace público y disponible de forma gratuita a cualquier astrónomo (o a cualquiera que "sepa cómo mirar esos datos", no es nada trivial). Los números, y eso que es 1/3 parte de todo el sondeo CALIFA, asustan: como cada cubo de datos contiene unos 1000 espectros independientes, en total el DR2 de CALIFA proporciona unos 400 mil espectros independientes (equivalen a alrededor de millón y medio de espectros después de la reconstrucción de los cubos). Los detalles científicos del DR2 se han descrito en este artículo científico liderado por el astrofísico español Rubén García-Benito (IAA-CSIC).
Con motivo del DR2 de CALIFA muchas instituciones científicas europeas (y en concreto españolas) publicarán hoy notas de prensa sobre este sondeo. Por ejemplo, la nota de prensa emitida por el Observatorio de Calar Alto es una visión sin precedentes de doscientas galaxias del universo local.
Más información sobre el sondeo CALIFA y el DR2 (casi todo en inglés):
- Nota de prensa de Calar Alto: http://www.caha.es/an-unprecedented-view-of-two-hundred-galaxies-of-the-local-universe_es.html>
- Página web del sondeo CALIFA: http://www.caha.es/CALIFA/public_html
- Página web del DR2 de CALIFA: http://califa.caha.es/DR2
- Artículo científico sobre el DR2 de CALIFA: García-Benito et al. (2014): http://arxiv.org/abs/1409.8302
Historias relacionadas en el blog
- OASIS en el Observatorio (3 de enero de 2006).

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