Las galaxias del Universo Local son la consecuencia de la evolución cosmológica de estos objetos desde su formación en edades tempranas del universo, y por tanto en ellas se encuentran los registros fósiles de la historia de formación estelar, el arbol de fusión entre galaxias, y los procesos de enriquecimiento químico que las han modelado. Con el presente proyecto tratamos de desentrañar dichos registros fósiles mediante el estudio de los observables espectroscópicos, espacialmente resueltos, de muestras amplias de galaxias haciendo uso de la técnica de espectroscopía de campo integral. En concreto, utilizaremos los datos del muestreo CALIFA (más de 500 galaxias observadas, y más de 1 millón de espectros disponibles) y MaNGA (el cual plantea observar 10.000 galaxias con un número similar de espectros). El objetivo concreto de este proyecto es tratar de entender los efectos de la presencia de núcleos activos en los procesos de enriquecimiento químico en las galaxias (mezclas, truncamientos del ciclo de enriquecimiento químico, expulsión de metales). Para ello estudiaremos de forma comparativa las historias de formación estelar, la cinemática del gas ionizado y las condiciones mismas de ionización (incluida la metalicidad gaseosa), espacialmente resueltas, en muestras de galaxias con y sin núcleos activos, tratando de determinar las diferencias observadas en las mismas. Dichos datos nos permitirán realizar modelos detallados de los procesos de ionización dominantes (utilizando modelos de fotoionización), y modelos de enriquecimiento quimico de las galaxias en su conjunto, tratando de delimitar la influciencia real, global o local, de los AGNs en la evolución misma de las galaxias. Para la realización de este estudio será necesario desarrollar una pipeline de analisis de datos que nos permita extraer los productos que definen las propiedades espectroscopicas espacialmente resueltas de las galaxias (mapas de velocidad, edad y metalicidad, cocientes de lineas, etc). Debido al volumen de datos el tratamiento debe de estar completamente automatizado. Igualmente, dicha pipeline debe de producir resultados coherentes entre los datos analizados de diferentes muestreos, por lo que no podemos seguir utilizando los metodos anteriores, totalmente ligados a unos datos en particular. Dicho desarrollo consumirá una parte importante del tiempo de trabajo. Por ultimo, pretendemos realizar modelos bidimiensionales que reproduzcan los procesos de ionización y enriquecimiento quimico y describan en detalle las galaxias observadas. Esta aproximación es completamente novedosa y supondrá un reto importante, y la integración de un grupo de trabajo más heterogeneo, incluyendo especialistas en este tipo de modelización de los datos. En conjunto consideramos que el presente proyecto podrá determinar claramente cual es la influencia real de los AGNs en el enriquecimiento quimico en las galaxias, más allá de especulaciones teóricas.

El proyecto CALIFA (http://www.caha.es/CALIFA/), iniciado en Junio de 2010, iniciará su última fase de observación a lo largo de 2014. Hasta la fecha ha adquirido datos de más de 500 galaxias, siendo el primer intento de una visión panorámica de las propiedades espectroscópicas del Universo Local. Sin embargo, la gran cantidad de información adquirida para cada galaxia (~1000 puntos espaciales muestreados y ~2000 espectros por cada objeto), supone una limitación al número de galaxias muestreado. Es por ello que aun que CALIFA provea de una información detallada de las galaxias “típicas” en el Universo Local, el número de galaxias muestreado en algunos rangos de la distribución de masa o segregados en tipos de galaxias es pequeño o no está cubierto. En concreto (i) las galaxias mas masivas que 10¹³ masas solares o las menos masivas que 10⁹ masas solares, (ii) las galaxias S0 de baja masa (~10¹⁰⁻⁹ Msun), (iii) las galaxias enanas verdes o galaxias compactas azules y, fundamentalmente (iv) las galaxias con núcleos o AGNs no están muestreadas en un número suficiente como para permitir un estudio detallado y comparativo de sus propiedades con respecto a las propiedades de las galaxias “típicas”. Recientemente el comité del proyecto Sloan aprobó el muestreo MaNGA (http://www.sdss3.org/future/manga.php), el cual siguiendo la estela iniciada por CALIFA plantea realizar un estudio panorámico de las propiedades espectroscópicas espacialmente resueltas de las galaxias, pero sobre un número mucho mayor de objetos (~10.000 galaxias). El IA-UNAM es miembro fundador del muestreo SDSS-IV en el cual se integra MaNGA, estando garantizado el pago de su contribución plurianual que permite el acceso directo a los datos. La muestra fue seleccionada de tal forma que se cubran todos los rangos de masa entro 10¹³ y 10⁷ masas solares de forma uniforme. Por construcción se observarán todos los tipos de galaxias. Sin embargo, como el número total de espectros a adquirir por MaNGA es apenas el doble de los obtenidos por CALIFA, el precio a pagar por el alto número de galaxias observadas es que el muestreo espacial y el campo fisico cubierto por el mismo es mucho menor, siendo además diferente según el tipo de galaxia. En el peor de los casos se cubrirá un campo de unos 11” proyectado en el cielo, correspondiente a ~1.5 radios efectivos de la galaxia, y con ~60 espectros por cada galaxia. En el mejor de los casos se cubrirá un campo de unos 32” proyectado en el cielo, correspondiente a 2.5 radios efectivos de la galaxia, y con unos ~380 espectros por cada galaxia. La Figura adjunta muestra una comparación entre CALIFA, MaNGA y otros muestros similares. El proyecto MaNGA está apenas iniciándose, habiendo adquirido datos de prueba del instrumento sobre solamente 20 galaxias durante 2013, e iniciando las observaciones oficiales en la primavera de 2014. Actualmente cuenta con mas de 70 galaxias observadas (Agosto de 2014).. Debido a la similitud entre los tipos de datos y la concordancia de los objetivos científicos a abordar, pretendemos utilizar los datos ya existentes del proyecto CALIFA (del cual el Dr. S.F.Sánchez es Investigador principal), y los datos a obtener del proyecto MaNGA (en el cual participa el IA-UNAM), para estudiar los procesos evolutivos que dieron lugar a las galaxias del Universo Local tal y como las observamos, estudiando en detalle sus propiedades espectroscópicas espacialmente resueltas y derivando, mediante método de inversión, que evolución estelar, procesos cinemáticos y de evolución química han tenido lugar a lo largo de sus historias cosmológicas, haciendo un particular énfasis en la influencia de los AGNs en dichos procesos. En particular, en este proyecto trataremos de entender el efecto de los AGNs en el enriquecimiento químico de las galaxias, ya sea por efectos de distribución o expulsión de metales asociados a vientos galacticos, o por efectos secundarios, como la ignición o apagado de los procesos de formación estelar (circumnuclear o global), y por tanto la parada del ciclo de producción de metales y el enriquecimiento químico en si. Con los datos actualmente en nuestra disposición y los que se están adquiriendo, el presente proyecto podrá realizar una contribución muy significativa (y unica) a la comprensión de los procesos evolutivos de las galaxias, y en particular a los procesos de enriquecimiento quimico. No existe hasta la fecha una base de datos similar puesta a disposición de un grupo de trabajo como el descrito en esta propuesta. La unicidad de los datos es una ventaja clara que nos posiciona para realizar una contribución de primer orden a la comprensión de este tipo de problemas.