160 investigadores de 60 universidades presentan los resultados de su primer conjunto de simulaciones cosmológicas de la formación de una galaxia como la nuestra, la Vía Láctea, con el fin de avanzar hacia una teoría de la formación de las galaxias.

El equipo de investigación ha revelado cómo la recuperación de las propiedades observadas del gas que rodea a las galaxias es la clave para obtener simulaciones realistas, en lugar de ajustar el número y la distribución de las estrellas, que era lo habitual hasta ahora.

En la última década, los astrofísicos han desarrollado herramientas que les permiten simular cómo se formaron las galaxias desde el Big Bang, hace 13.800 millones de años, hasta hoy con ayuda de superordenadores, pero siempre se veían limitados por diversas fuentes de error. Ahora, un grupo internacional de investigación, dirigido por Ji-hoon Kim en la Universidad Nacional de Seúl (Corea), Joel Primack en la Universidad de California Santa Cruz, y Santi Roca-Fàbrega colaborador honorífico del grupo GUAIX de la Universidad Complutense de Madrid (actualmente en la Universidad de Lund), ha encontrado la forma de subsanar estos errores y realizar simulaciones más acertadas.

En los últimos años se han realizado grandes progresos en las simulaciones por ordenador, lo que ha permitido a los investigadores calcular de forma realista cómo se forman las galaxias. Estas simulaciones cosmológicas son cruciales para nuestra comprensión teórica del origen de las galaxias, las estrellas y los planetas. Sin embargo, las predicciones de estos modelos se ven afectadas por las limitaciones de la resolución numérica y las suposiciones sobre una serie de factores, como la explosión de estrellas, los flujos galácticos y los movimientos estelares.

Para minimizar las fuentes de error y producir simulaciones más realistas, 160 investigadores de 60 universidades se han unido y han formado la Colaboración AGORA, que presenta ahora los resultados de su primer conjunto de simulaciones cosmológicas de la formación de una galaxia como la nuestra, la Vía Láctea, con el fin de avanzar hacia una teoría de la formación de las galaxias, ya que es crucial comparar los resultados y los códigos de diferentes simulaciones. “Ahora lo hemos conseguido reuniendo grupos de códigos que compiten entre sí, simulando galaxias, en una especie de super simulador”, afirma Santi Roca-Fábrega.

La simulación se basa en los mismos supuestos astrofísicos sobre radiación ultravioleta de fondo, enfriamiento del gas, calentamiento y formación estelar. Con la ayuda de los nuevos resultados, los investigadores pueden determinar que las galaxias de disco como la Vía Láctea podrían haber comenzado a formarse al principio de la historia del Universo, en total consonancia con las observaciones del telescopio James Webb.

También han descubierto que el número de galaxias satélite (galaxias que orbitan galaxias mayores) es coherente con las observaciones independientemente de la estrategia de simulación utilizada, lo que resuelve por completo un viejo problema denominado “problema de los satélites desaparecidos”, que consistía en la ausencia en las observaciones de la gran población de pequeñas galaxias satélite predicha por las simulaciones de materia oscura sola sin la inclusión de gas y estrellas. Además, el equipo de investigación ha revelado cómo la recuperación de las propiedades observadas del gas que rodea a las galaxias es la clave para obtener simulaciones realistas, en lugar de ajustar el número y la distribución de las estrellas, que era lo habitual hasta ahora.

Además, a raíz de estos artículos, se han abiertos nuevos caminos para entender mejor la formación de galaxias, en particular, el estudiante de doctorado de la UCM, Ramón Rodríguez Cardoso está analizando cómo las pequeñas galaxias son canibalizadas por las más grandes en un proceso que puede durar miles de millones de años. El trabajo se ha prolongado durante los últimos ocho años y ha supuesto la ejecución de cientos de simulaciones y el empleo de más de cien millones de horas en instalaciones de supercomputación, explica Santi Roca-Fábrega.

Ahora el trabajo continúa hacia un mayor refinamiento de las simulaciones en torno a la formación de galaxias. Con cada avance tecnológico, Santi Roca-Fábrega y sus colegas esperan añadir nuevas piezas al rompecabezas de la vertiginosa cuestión del nacimiento y evolución del universo y las galaxias.

“La colaboración nos ha ayudado a mejorar los códigos numéricos encontrando y corrigiendo errores y comprendiendo mejor cómo los parámetros de cada código controlan los procesos astrofísicos, incluida la formación estelar. Este es el punto de partida para realizar simulaciones más fiables de la formación de galaxias, lo que a su vez nos ayudará a comprender mejor nuestra galaxia natal, la Vía Láctea”, afirma Santi Roca-Fábrega.

 

El estudio se ha publicado en The Astrophysical Journal, con copias de libre acceso de los artículos en ArXiv:

https://arxiv.org/abs/2402.06202

https://arxiv.org/abs/2402.05392

https://arxiv.org/abs/2402.05246

 

Con una resolución sin precedentes de 40 metros, el proyecto RALAN-Map EU está dirigido por el astrofísico de la Universidad Complutense de Madrid, Alejandro Sánchez de Miguel. Este mapa representa un avance significativo en el estudio de la contaminación lumínica, porque permite una evaluación más precisa de su impacto en el medio ambiente y en la salud humana.

La Universidad Complutense de Madrid y el ‘International Research Center of Big Data for Sustainable Development Goals’ (CBAS) han lanzado el primer mapa de contaminación lumínica calibrado de alta resolución de la Península Ibérica gracias al uso de datos proporcionados por el satélite SDGSAT-1.

Con una resolución sin precedentes de 40 metros, el proyecto RALAN-Map EU, ha sido dirigido por el astrofísico complutense Alejandro Sánchez de Miguel del Departamento de Fisica de la Tierra y Astrofísico, en colaboración con el International Research Center of Big Data for Sustainable Development Goals (CBAS). El mapa de la Península Ibérica destaca por su cobertura completa, incluyendo también las Islas Canarias, Madeira y Baleares.

Este mapa representa un avance significativo en el estudio de la contaminación lumínica, permitiendo una evaluación más precisa de su impacto en el medio ambiente y en la salud humana. Una de las características más destacadas de este mapa es su capacidad para proporcionar una estimación de la temperatura de color de las fuentes de luz estudiadas, un factor crucial en la comprensión de los efectos de la luz artificial en la noche.

La presentación de este mapa abre nuevas vías para la investigación y la toma de decisiones en materia de gestión de la iluminación y protección del cielo nocturno. Este proyecto no solo es un hito para los investigadores y científicos involucrados, sino también un recurso valioso para los gobiernos, urbanistas, y conservacionistas que buscan soluciones sostenibles para el creciente problema de la contaminación lumínica.

El equipo detrás del RALAN-Map EU continúa trabajando en la mejora y refinamiento de este mapa, con el objetivo de proporcionar una herramienta aún más precisa y útil para la comunidad global.

Imagen de Madrid-Toledo-Guadalajara-Ávila. Proyecto RALAN-MAP EU. (Alejandro Sánchez de Miguel)

 

_{Proyecto y acceso al mapa Interactive Map – https://pmisson.users.earthengine.app/view/sdgsat-1-p-iberica.}

_{About RALAN-MAP – https://citiesatnight.org/r-alan-project-2/}

Más información: NOTA DE PRENSA UCM

La Dra. Cristina Catalán Torrecilla, miembro del grupo GUAIX y responsable en la UCM del proyecto, participó el pasado 21 de junio de 2023 en la reunión inicial del proyecto Europeo AC3 (Agile and Cognitive Cloud edge Continuum management) que tuvo lugar en el EURECOM SophiaTech campus, en Sophia Antipolis, cerca de Niza (Francia). El proyecto AC3 tratará de desarrollar un marco ágil para gestionar eficazmente los datos mediante procedimientos de integración perfecta (cloud-edge computing continuum). La UCM, a través del Grupo GUAIX y la Dra. Catalán-Torrecilla, participa en tres de los paquetes de trabajo del proyecto, proporcionando datos de espectroscopía 2D que conllevan requisitos exigentes de procesado y visualización.

AC3 está coordinado por Athena Research & Innovation Information Technologies (Grecia) y en el proyecto, además de la UCM, también participan IBM, Eurecom, Arsys, Redhat, Hewlett Packard, Ionos, Spark Works Limited, FingleTek, Ubitech, Iquadrat y la Universidad del Pireo.

 

Included in his many accomplishments, Jaime is a driving force of light pollution research in Europe with a clear focus on the promotion of dark skies and the use of community science (such as STARS4ALL and ACTION project) to develop activities around dark skies. He is a professional astronomer and astrophysics professor at the Department of Astrophysics and Atmospheric Science at Universidad Complutense de Madrid (UCM). Together with colleagues at UCM, Jaime coordinated the actions towards the creation of the UCM Observatory. Its main research activities are now related to the astronomical quality of the night sky. Additionally, he leads a group working on this topic at UCM, and he is the coordinator of the Spanish Light Pollution Research Network (REECL). Also, Jamie led the team that designed the TESS-W (Telescope Encoder and Sky Sensor) to monitor sky brightness. The goal was to create a device that may be replicated at low cost by others with science quality measurements. At the same time, Jamie kept in mind the need for the light pollution community to have open hardware designs (the TESS photometer design is available under a Creative Commons license) and, more importantly, to have a large set of open data available for everybody with measurements all around the world.

Since its foundation in 2021, Jamie has also been the coordinator of the Laboratory for Scientific Advanced Instrumentation (Laboratorio de Instrumentación Científica Avanzada, LICA). This laboratory belongs to the UCM research laboratories network and is being used by many researchers in the light pollution field to characterize their instruments. For example, nearly every participant of the international LoNNe Intercomparison Campaign provided some instrument or filter to be characterized in the LICA lab.

Jaime is often referred to as a team builder. He frequently collaborates with students and colleagues on projects such as the calibration of the International Space Station (ISS) images and the ‘Cities at Night’ Project in partnership with Alejandro Sánchez de Miguel, design of COELOFO (a multi-channel photometer), and the promotion of a multitude of community science programs among many other projects. Additionally, thus far in his career, Jamie has published numerous papers on light pollution.

At the panel discussion of the course, the organizers were joined by Ricardo Amils, from the INTA/CSIC AstroBiology Center; María Martinón, director of the National Center for Human Evolution Research in Burgos, and José Ramón Alonso Peña, professor of Cell Biology at the University of Salamanca. In the talk, with high participation of the students of the course, topics such as human encephalization, the music of David Bowie, the literature of Ray Bradbury, self-awareness, the possibility that our species expands throughout the universe, artificial intelligence, life under the Martian surface and even superhero comics have been discussed.
You can read the article here.

Only a small fraction of the galaxies emits gamma rays, which is the most extreme form of light. Astronomers believe that these highly energetic photons originate from the vicinity of a supermassive black hole residing at the centers of these galaxies. When this happens, they are known as active galaxies. The black hole swallows matter from its surroundings and emits jets or, in other words, collimated streams of matter and radiation. Few of these active galaxies (less than 1%) have their jets pointing by chance toward Earth. Scientists call them blazars and are one of the most powerful sources of radiation in the universe.

Blazars come in two flavors: BL Lacertae (BL Lac) and flat-spectrum radio-quasars (FSRQs). Our current understanding about these mysterious astronomical objects is that FSRQs are relatively young active galaxies, rich in dust and gas that surround the central black hole. As time passes, the amount of matter available to feed the black hole is consumed and the FSRQ evolves to become a BL Lac object. “In other words, BL Lacs may represent the elderly and evolved phase of a blazar’s life, while FSRQs resemble an adult,” explains Vaidehi Paliya, a DESY researcher who participated in this program.

“Since the speed of light is limited, the farther we look, the earlier in the age of the Universe we investigate,” says Alberto Domínguez of the Institute of Physics of Particles and the Cosmos (IPARCOS) at UCM and co-author of the study. Astronomers believe that the current age of the Universe is around 13.8 billion years. The most distant FSRQ was identified at a distance when the age of the universe was merely 1 billion years. For a comparison, the farthest BL Lac that is known was found when the age of the Universe was around 2.5 billion years. Therefore, the hypothesis of the evolution from FSRQ to BL Lacs appears to be valid.

Now, the team of international scientists has discovered a new BL Lac object, named 4FGL J1219.0+3653, much farther away than the previous record holder. “We have discovered a BL Lac existing even 800 million years earlier, this is when the Universe was less than 2 billion years old,” states Cristina Cabello, a graduate student at IPARCOS-UCM. “This finding challenges the current scenario that BL Lacs are actually an evolved phase of FSRQ,” adds Nicolás Cardiel, a professor at IPARCOS-UCM. Jesús Gallego, also a professor at the same institution and a co-author of the study concludes: “This discovery has challenged our knowledge of the cosmic evolution of blazars and active galaxies in general.”

The researchers have used the OSIRIS and EMIR instruments, designed and built by the Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) and mounted on GTC, also known as Grantecan. “These results are a clear example of how the combination of the large collecting area of ​​GTC, the world’s largest optical-infrared telescope, together with the unique capabilities of complementary instruments installed in the telescope are providing breakthrough results to improve our understanding of the Universe,” underlines Romano Corradi, director of Grantecan. 

The Observatories of the Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) are part of the network of Singular Scientific and Technical Infrastructures (ICTS) of Spain.

Article:

Vaidehi S. Paliya, A. Domínguez, C. Cabello, et al. “The First Gamma-ray Emitting BL Lacertae Object at the Cosmic Dawn”, The Astrophysical Journal Letters, Oct. 2020 DOI: 10.3847/2041-8213/abbc06  arXiv:2010.12907