Es bien sabido desde hace al menos tres décadas, que la formación estelar intensa en galaxias está generalmente acompañada por actividad nuclear (AGN). Ésta aparece cuando el gas es transportando al centro de la galaxia y conforma un disco de acreción alrededor del agujero negro supermasivo. La alta energía liberada hace de este fenómeno uno de los más energéticos del Universo. Tanto la producción estelar como la actividad nuclear son dos aspectos cruciales de la evolución de las galaxias. De hecho, la formación estelar es uno de los causantes de los cambios por los que una galaxia atraviesa a lo largo de su vida. Los metales son creados como resultado de la formación y evolución estelar, y éstos conforman más adelante el polvo, los planetas y, por último, la vida. Por otro lado, una relación bien conocida entre las masas de las galaxias esferoidales locales y sus agujeros negros centrales, indica que la formación y evolución de los dos están relacionadas. A su vez, también sugiere que la mayor parte, si no todas las galaxias han pasado por una fase dominada por el AGN en algún momento de su proceso evolutivo. Cuantificar la importancia de ambos procesos no es algo directo, y requiere utilizar observaciones en diversas longitudes de onda. Un método usualmente utilizado hace uso de modelos teóricos o patrones semiempíricos para reproducir las distribuciones espectrales de energía observadas, lo que permite derivar el valor de varios parámetros físicos. También se usa para discernir los dos procesos físicos: acreción frente a formación estelar, con el fin de aislar y comprender los procesos que llevan a las galaxias a presentar el aspecto que muestran actualmente. El ajuste de una distribución espectral de energía se realiza añadiendo varias componentes de emisión que dominan los distintos rangos espectrales: estrellas en el óptico-ultravioleta; polvo frío y templado en infrarrojo medio y lejano, así como en emisión submilimétrica; y el polvo caliente presente en el toro que rodea al AGN y que emite en infrarrojo medio. La estimación de la contribución de esta última componente se realiza usualmente a partir de la sustracción de un patrón de emisión de AGN. Este método supone implícitamente que el efecto de la emisión del disco de acreción en el polvo y el medio interestelar es estrictamente local, en concreto la región del toro. La comprobación de esta suposición nunca ha sido realizada de forma firme y sistemática. Nosotros proponemos usar SKIRT, uno de los más avanzados códigos de transferencia radiativa por polvo, para investigar este problema: la idea es construir modelos de la emisión de las galaxias físicamente consistentes, y analizar si esta hipótesis es cierta, y en qué grado. Dada la alta energía emitida por los AGNs, esperamos encontrar un efecto sustancial de su emisión en el polvo a grandes distancias del centro de las galaxias cuando el efecto del disco de acreción es considerado. Realizaremos un estudio preliminar de pares: compararemos modelos con y sin el AGN. En un segundo paso, usaremos datos ópticos e infrarrojos para contrastar observaciones con los modelos. Con esto, podremos estudiar los mecanismos de calentamiento del polvo, e intentar encontrar una conexión entre las propiedades observadas y las fuentes de calentamiento. Nuestra meta final es refinar la calibración de la luminosidad en infrarrojo como estimador de la formación estelar, de forma que sea posible tener en consideración la contribución extra del disco de acreción de los AGNs.

Con este proyecto se propone investigar, por primera vez de manera sistemática, la influencia de un AGN en la temperatura y en la características físicas del polvo difuso que se encuentra en el medio interestelar en las galaxias. Un tipo similar de investigación se ha intentado hasta ahora una sola vez (Schneider et al. 2013) como parte del estudio de la emisión de un QSO lejano. Similar a ese trabajo, vamos a abordar el problema desde un punto de vista teórico, mediante la creación de modelos de la emisión infrarroja de un AGN y de la galaxia en que se encuentra. Vamos a utilizar SKIRT (Baes et al. 2003, 2011), un código de transferencia radiativa en el polvo. Este código es uno de los más avanzados para estudiar con detalle este tema. Uno de los ingredientes cruciales que harán posible esta investigación, es el uso de las rejillas espaciales avanzadas, donde se puede adaptar su resolución cuando sea necesario (Steinacker et al. 2013). Podemos, de esta manera, obtener una muestra adecuada de la emisión a las diferentes escalas que caracterizan el problema. SKIRT es el código ideal, y probablemente el único disponible actualmente para hacer frente a esta tarea especifica. SKIRT produce tanto SEDs teóricas tanto imágenes de las galaxias, y además es capaz de reproducir las distintas morfologías que se pueden encontrar en las galaxias utilizando diferentes geometrías analíticas. SKIRT es un pionero en el uso de rejillas avanzadas utilizadas para resolver problemas de transferencia radiativa, y varios tipos de rejillas ya están incorporadas en el código, incluyendo octrees jerárquicos (Saftly et al. 2013.), k-d trees jerárquicos (Saftly et al. 2014) y rejillas de Voronoi (Camps et al. 2013). Gracias a estas estructuras de rejillas, ahora es posible leer y ejecutar modelos para geometrías arbitrarias con un gran intervalo dinámico. Con esta investigación vamos a proporcionar una estimación de la contribución del AGN a la luminosidad FIR. Este es un tema muy importante ya que con estas observaciones se calcula la SFR de las galaxias, especialmente las que se encuentran a alto corrimiento al rojo, y así se deriva la historia de la tasa de formación estelar en función del tiempo cósmico. Por otro lado, en una escala más local, podremos estudiar y derivar más detalles sobre los mecanismos de calentamiento del polvo en las galaxias cercanas, un estudio que, hasta ahora, se lleva a cabo sólo en galaxias conocidas donde no albergan un AGN. Para algunas de las galaxias más cercanas, vamos a realizar un modelo detallado de transferencia radiativa para simular la emisión de las estrellas y del polvo, usando tanto técnicas ya empleadas en la literatura, como otras nuevas y más sofisticadas,por ejemplo la que ya hemos utilizado en el trabajo de De Looze et al. 2014, donde se modela no sólo la SED, sino también las imágenes de la galaxia espiral cercana M51.