Profesor (curso 2023-2024): Miriam Cortés Contreras y Artemi Camps Fariña

Objetivos de la asignatura:

El objetivo principal de la asignatura es proporcionar a los alumnos la formación indispensable para entender el comportamiento de un gran número de objetos (estrellas o galaxias) bajo la influencia de su propia gravedad. Dicho conocimiento es imprescindible para todo astrofísico que pretenda entender las claves de los procesos asociados a la formación y evolución de las galaxias. Estos conocimientos son cada vez de mayor importancia dada la mayor disponibilidad de espectrógrafos de alta resolución (alguno con capacidades de campo integral) en telescopios de la clase 8-10m. Asimismo, la disponibilidad de observaciones multifrecuencia en mayor cantidad y calidad, tanto de nuestra propia galaxia como de otras galaxias, ha convertido el estudio de la dinámica no sólo de las estrellas sino también del gas en un campo de extraordinaria actividad en la investigación actual.

Por otro lado, el estudio de la dinámica de las galaxias constituye la mejor prueba observacional de la existencia de materia oscura, cuya presencia y contribución al censo de materia-energía en el Universo es uno de los ingredientes esenciales del Modelo Cosmológico Estándar.

La disponibilidad de ordenadores cada vez más potentes ha revolucionado el trabajo de investigación en este campo en los últimos años. En este sentido, las simulaciones de N-cuerpos constituyen el mejor laboratorio en el que contrastar los modelos teóricos con las observaciones.

Dado que la dinámica de las galaxias viene determinada básicamente por las leyes de la mecánica de Newton y su ley de gravitación universal, los contenidos de esta asignatura son accesibles a cualquier estudiante con un conocimiento típico de mecánica clásica y conocimientos básicos de astrofísica extragaláctica. A pesar de ello, esta asignatura acercará a los estudiantes a las fronteras de las investigaciones actuales que tratan de entender la estructura y evolución de las galaxias. 

Breve descripción de contenidos:

Resumen de propiedades observacionales. Cinemática de las estrellas de la vecindad solar y de la Vía Láctea como un todo. Cinemática de galaxias externas y cúmulos de galaxias. Sistemas soportados por rotación y por presión. Relaciones fundamentales.

Potencial gravitatorio. Campos gravitatorios suaves a gran escala. Potenciales en objetos con simetría esférica, axial, sistemas esferoidales, elipsoidales, discos.

Órbitas. Integrales de movimiento. Órbitas en potenciales esféricos, axi-simétricos y no axi- simétricos. Aproximación epicíclica. Barras. Simulaciones de N cuerpos.

Distribuciones de equilibrio para sistemas no colisionales. Función de distribución. Ecuación de Boltzmann. Funciones de distribución para sistemas estelares. Modelos de Schwarzschild. Desplazamiento asimétrico. Teorema del Virial.

Dinámica de discos galácticos. Propiedades fundamentales de la estructura espiral, Ondas de densidad. Estabilidad de discos con rotación diferencial. Amortiguamiento y excitación de la estructura espiral. Barras. Migración estelar. Alabeos.

Conexión con la evolución de galaxias. Formación de estructuras. Activación e inhibición de la formación estelar y retroalimentación. Predicciones numéricas.