El paradigma astrofísico actual sitúa a las galaxias como eslabones entre las condiciones cosmológicas del Universo y sus fluctuaciones con las propiedades locales del medio interestelar y las poblaciones estelares. A pesar del gran esfuerzo observacional y teórico realizado en la última década para entender y modelar esta interconexión, además de usarla para constreñir modelos cosmológicos, aspectos claves quedan aún abiertos. Proponemos abordar algunos de estos aspectos, principalmente en lo que se refiere a las galaxias de disco, usando métodos que incluyen la modelación semi-analítica, semi-numérica y las simulaciones numéricas autoconsistentes, así como esquemas híbridos. Desde el punto de vista metodológico planteamos realizar los siguientes desarrollos, en la mayoría de los casos interconectados entre ellos: a) usar las historias detalladas de ensamblaje de los halos de materia oscura (MO) de las simulaciones del Milenio I y II como condición inicial de modelos semi-numéricos de evolución de galaxias de disco, calibrados en algunos aspectos con resultados de nuestra exploración con simulaciones numéricas; b) realizar simulaciones numéricas de MO y MO+hidrodinámica de galaxias aisladas con condiciones iniciales y a la frontera controladas, barriendo el espacio de parámetros de interés; c) realizar simulaciones numéricas de MO+hidrodinámica en volúmenes cosmológicos pequeños bajo diferentes esquemas de formación estelar y retroalimentación; d) construir catálogos completos de galaxias locales con toda la información observacional necesaria para comparar con los resultados teóricos a nivel de relaciones de escala, distribuciones y entorno. Como resultado, esperamos predecir las propiedades, distribuciones, correlaciones y dependencias con el entorno de la población de galaxias de disco en el presente. La comparación cabal con las observaciones nos permitirá sondear tanto el modelo cosmológico subyacente como los esquemas físicos empleados en la modelación de las galaxias, incluyendo procesos dinámicos relacionados al ensamblaje oscuro/bariónico del disco, así como la evolución secular del disco. De igual manera, seremos capaces de extender las predicciones hacia el pasado, hasta corrimientos al rojo z~5-6, y comparar con datos observacionales disponibles. Entre las preguntas puntuales que quisiéramos resolver destacan: ¿cómo es la formación estelar y su retroalimentación en los discos? ¿resuelve un esquema apropiado de retroalimentación los problemas encontrados hasta ahora en las simulaciones? ¿hay conservación detallada del momento angular en el proceso de ensamblaje de las galaxias? ¿son los perfiles radiales predichos del cociente masa dinámica a masa bariónica consistentes con las inferencias observacionales? ¿se forman los bulbos secularmente? ¿se pueden reproducir la relación de Tully-Fisher y otras relaciones de escala observadas al mismo tiempo que la función de luminosidad? ¿cambian las propiedades de las galaxias de disco con el entorno y cómo lo hacen? ¿cómo cambian con z las relaciones de escala? ¿cuál es la contribución de las galaxias de disco a la historia de formación estelar global? ¿es la evolución de galaxias modeladas dentro del escenario de MO fría con constante cosmológica consistente con las observaciones? El proyecto involucrará inicialmente a 7 investigadores (3 del IA-UNAM, 1 del CRyA, 2 del Max Planck Institute for Astrophysics y 1 del INAF-O. Astronomico di Brera) así como a 2 estudiantes tesistas de licenciatura, 1 de maestría y 1 de doctorado.

Las contribuciones científicas esperadas del presente proyecto van en tres direcciones: (1)extención de las predicciones del modelo cosmológico de MOF-L hacia las galaxias de disco, tomando en cuenta de la manera más detallada posible los procesos hidrodinámicos de ensamblaje de los discos, su metabolismo interno y evolución, todo esto en función del entorno y para un amplio rango de masas; (2)acercamiento a la solución de problemas y cuestiones abiertas de las simulaciones numéricas de galaxias de disco y entendimiento a fondo la inteconexión entre los procesos locales del MIE de los discos (FE, retroalimentación, disipación turbulenta, medio-multifase) y los procesos dinámicos de ensamblaje y evolución secular de los discos; (3)elaboración de catálogos de galaxias observadas adecuados para la comparación con los modelos, así como para el establecimiento de correlaciones tanto de cantidades luminosas, como estelares y bariónicas, correlaciones que identifiquen aspectos relevantes del origen y evolución de las galaxias de disco; impulso a nivel internacional para la elaboración de este tipo de catálgos. ❡ Las contribuciones académicas del proyecto son la generación de al menos 7 artículos para revistas indizadas, presentación de los resultados en congresos y escuelas, y posiblemente la organización de un congreso o taller. Un aspecto importante es que a través de esta propuesta buscaremos también generar proyectos observacionales para las facilidades astronómicas con que contamos y contaremos en México (el Observatorio Astronómico Nacional en San Pedro Mártir, el Gran Telescopio Milimétrico, el Gran Telescopio de Canarias), así como para los grandes proyectos instrumentales que se planean en México como ser el Synoptic All Sky Near Infrared Survey (SASIR). ❡ El presente proyecto contribuirá también a la formación de recursos humanos de alta calidad. En el mismo estarán involucrados 2 estudiantes de tesis de licenciatura, 1 de maestría y 1 de tesis de doctorado. Posteriormente se podrán involucrar más estudiantes interesados en el proyecto.