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Construcción de una librería de espectros patrón empíricos para el estudio de la evolución de galaxias 

Este Trabajo Fin de Máster se basa en analizar los datos espectroscópicos de alta relación señal-ruido proporcionados por el Sloan Digital Sky Survey Data Release 9 (SDSS-DR12). El objetivo principal es construir espectros patrón y estudiar con ellos las poblaciones estelares de distintos tipos de galaxias (starburst, de tipos morfológicos tempranos, AGN,...). El trabajo se centrará especialmente en medir rasgos espectrales (como, por ejemplo, el break de 4000 Angstrom), así como en identificar y definir nuevos índices (asociados, por ejemplo, al break de Balmer) con la finalidad de proporcionar herramientas fiables y robustas para los estudios de poblaciones estelares en galaxias a desplazamientos al rojo entre z=0 y z∼3 a través de exploraciones cosmológicas recientes como SHARDS o 3D-HST. 

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Modelado de poblaciones estelares en galaxias a redshift z ∼ 2 usando métodos de Markov Chain Monte Carlo (MCMC) 

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Mapa de masa estelar del cúmulo MACS1149 de los Frontier Fields 

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XMM-Newton es uno de los observatorios insignia de la Agencia Espacial Europea. Kepler es un observatorio de NASA que está proporcionándonos una inmensa cantidad de datos sobre la actividad y la rotación en una gran diversidad de asociaciones estelares. Por otras parte, Gaia-ESO es un Large Program que está produciendo una ingente cantidad de espectros. El objetivo de este trabajo es: i) combinar estas tres bases de datos, ii), investigar las propiedades generales de los miembros de estas asociaciones, iii) analizar la interacción entre actividad en rayos X, rotación y abundancia de litio. El objetivo final es comprender la evolución de este elemento y la razón de la sobreabundancia detectada en retadores rápidos de últimos tipos espectrales 

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La Cabeza de Orión está compuesta por varias regiones de formación estelar con edades que van desde 1 millón de años hasta unos 5. Se ha postulado que en este complejo se produjo una supernova que dio lugar a las últimas generaciones de estrellas. Con este proyecto se pretende revelar la población estelar de baja masa mediante el análisis de datos multi-banda tomados con la cámara BUSCA de Calar Alto. Tras la reducción y análisis preliminar, se cruzarán los datos con fotometría infrarroja tanto procedente de CAHA/Omega2000 como del satélite Spitzer, con objeto de identificar aquellos objetos más embebidos y estudiar la presencia de disco. 

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El monitor astronómico AstMon-UCM situado en el Observatorio UCM consiste en una cámara CCD que tiene acoplado un objetivo fotográfico de ojo de pez para proporcionar imágenes de todo el cielo. La cámara dispone de una rueda de filtros (Johnson B, V y R) para seleccionar la banda astronómica de la observación. Las observaciones de cada noche permiten determinar la calidad astronómica del cielo y fabricar mapas de brillo de cielo. Actualmente la cámara se controla desde un ordenador con sistema operativo windows usando el mismo programa que procesa las observaciones. Se pretende separar las tareas de forma que el control de AstMon-UCM se realice con un ordenador de placa única (SBC, single board computer) de tipo Raspberry Pi. Se necesita experiencia previa en este tipo de ordenadores y su programación.

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El monitor astronómico AstMon-UCM situado en el Observatorio UCM consiste en una cámara CCD que tiene acoplado un objetivo fotográfico de ojo de pez para proporcionar imágenes de todo el cielo. Las observaciones de cada noche permiten determinar la calidad astronómica del cielo y fabricar mapas de brillo de cielo. Se dispone de datos desde julio de 2010 en las bandas fotométricas Johnson B, V y R por lo que se pueden estudiar las variaciones a lo largo de este tiempo que hayan podido tener lugar en el brillo de cielo sobre el observatorio UCM y relacionarlas con la evolución de la contaminación lumínica de Madrid. Se necesita experiencia en programación en Python. 

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Hace unos 50 años se descubrió que en el Universo existen fuentes cósmicas capaces de acelerar partículas hasta energías ultra-relativistas, mayores de 10¹⁵ eV, pero sólo muy recientemente hemos empezado a localizarlas y entender cómo funcionan. Entre los aceleradores cósmicos conocidos destacan algunos remanentes de supernova, el Centro Galáctico, y los agujeros negros supermasivos del centro de muchas galaxias.  Estos descubrimientos han sido posibles gracias a nuevos instrumentos que detectan los fotones gamma de muy alta energía de forma indirecta, estudiando la cascada de partículas que originan al entrar en la atmósfera terrestre. Este trabajo propone revisar qué es lo que se conoce de las fuentes que emiten en la zona más alta del espectro electromagnético ya observado, entre 10 y 100 TeV, y estudiar un método que puede permitirnos llegar hasta energías aún más altas. Tendrá una componente bibliográfica y otra práctica en la que será necesario adaptar unos programas ya existentes para simular las interacciones de fotones con la atmósfera terrestre y analizar sus resultados. 

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El objetivo principal de este TFM es reducir y acumular un gran número de imágenes profundas tomadas en el infrarrojo cercano con el Gran Telescopio Canarias. El análisis de la imagen ultra-profunda resultante proporcionará candidatos a galaxias emisoras en Lyman-alpha a muy alto desplazamiento al rojo. El número y luminosidad de estos objetos constituye un excelente test observacional de un hipotético escenario de doble reionización del Universo. El trabajo necesita ejecutar el software de reducción en un entorno linux y el manejo de un gran número de datos. El trabajo finalizará con un estudio preliminar de los candidatos obtenidos usando datos de exploraciones cosmológicas ya disponibles. 

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La Matriz de Telescopios Cherenkov (CTA, Cherenkov Telescope Array), actualmente en fase de prototipado, representa la próxima generación de telescopios para astronomía gamma de muy alta energía. Este tipo de telescopios es capaz de captar imágenes estereoscópicas de las cascadas de partículas generadas en la absorción de los rayos gamma por la atmósfera. Así mismo, también son sensibles a las cascadas producidas en la absorción atmosférica de los rayos cósmicos, siendo éstas el principal fondo a controlar. Este proyecto consistirá en la exploración de la utilización de algoritmos de aprendizaje profundo de última generación (deep learning) para la clasificación de las imágenes de cascadas atmosféricas provenientes de simulaciones Monte Carlo de CTA, incluyendo el desarrollo de un conversor de imágenes y la ejecución de una prueba de viabilidad utilizando modelos simples ya disponibles en particulares librerías de redes neuronales. Experiencia previa con C++ y Python es altamente recomendable.

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Las regiones centrales de galaxias activas, es decir en las que sus agujeros negros supermasivos están acretando material, contienen grandes cantidades de gas molecular y polvo. Este gas molecular además de usarse para alimentar al agujero negro es también una reserva para la formación de nuevas generaciones de estrellas y se puede observar en muchas galaxias activas siendo expulsado en forma de "outflows" energéticos. En este proyecto proponemos el estudio del gas molecular frío en las regiones centrales de tres galaxias activas de tipo Seyfert. Para ello se usarán observaciones de alta resolución angular (0.3-0.5 segundos de arco equivalentes a unos 100-200 parsecs en estas galaxias) de la línea de CO(2-1) obtenidas con el interferómetro NOEMA. 

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En este proyecto, exploraremos el impacto de la estimación de redshift mediante fotometría en los análisis cosmológicos actuales con el proyecto Dark Energy Survey, en particular para el estudio de las llamadas oscilaciones acústicas bariónicas (BAO). Para ello, haremos uso de simulaciones muy detalladas del proyecto (al que pertenece el grupo del CIEMAT) con las que exploraremos qué impacto tienen distintos algoritmos de predicción del redshift haciendo uso de las cinco bandas fotométricas de DES, en la medida de parámetros cosmológicos relacionados con la naturaleza de la energía oscura. Asimismo, podremos usar los datos ya disponibles para extrapolar los resultados con las simulaciones. Se anima al estudiante a ofrecer y desarrollar ideas sobre otros tests que puedan realizarse con estas simulaciones.

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En este proyecto, se hará una evaluación profunda de la calidad de los catálogos de los tres primeros años del proyecto Dark Energy Survey (que incluye más de 120 millones de galaxias) en términos de profundidad, fotometría, astrometría, clasificación. Este trabajo permite la familiarización con multitud de herramientas estándar de análisis de grandes cartografiados como DES, que serán el eje de la cosmología de los próximos 10-15 años. También se anima a explorar ideas que el/la estudiante desee desarrollar con estos catálogos preliminares. 

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La luz de que las estrellas emiten es absorbida por los granos de polvo y luego re- emitida en el infrarrojo. Estos granos de polvo son producidos por las explosiones supernova y las estrellas AGBs, es decir en los procesos de muerte estelar. A partir de los trabajos de Valiante & Schneider (2007) y Zhukovska (2008) trataremos de obtener unas tablas de producción de polvo para diferentes masas estelares y metalicidades que puedan después incluirse en un modelo de evolución química para calcular el censo de polvo que puede haber en una galaxia o región. 

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Los modelos POPSTAR son modelos de síntesis evolutiva que calculan la distribución estelar de energía de un cúmulo de estrellas de masa total inicial M a partir de las isocronas que dan la evolución temporal de ese cumulo en un diagrama H-R, un conjunto de librerías estelares y una función inicial de masa que se supone constante en el tiempo. Sin embargo, cuando la masa del cúmulo es menor de un valor dado, puede haber efectos estadísticos en la función inicial de masa, pues es posible que no haya masa suficiente para "rellenar" todo el rango de masas estelares (efecto de riqueza). La idea entonces es hacer modelos Montecarlo para simular IMFs en caso de tener masas estelares menores de 10⁴ Msun y con ellas, obtener las SEDs de esos cúmulos y comparar con las SEDs clásicas calculadas para masas mayores 

Marcelino Martín Pajares 

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El cúmulo sigma Orionis (3 Ma, 385 pc), cuyas estrellas más brillantes iluminan la Nebulosa de la Cabeza de Caballo, es uno de los mejores laboratorios de formación estelar y subestelar desde unas 20 masas solares hasta sólo unas pocas masas de Júpiter. Nuestro equipo tiene una gran colección de datos espectroscópicos no publicados, obtenidos con el Gran Telescopio Canarias y el Isaac Newton Telescope, completamente reducidos y parcialmente analizados de varios centenares de estrellas Herbig Ae/Be, T Tauri, enanas marrones jóvenes activas y contaminantes conocidos en la región de sigma Orionis. El estudiante de máster organizará todos los espectros, completará el análisis (principalmente, medida de la anchura de equivalente de ciertas líneas de absorción y emisión) y pondrá en limpio todos los resultados en forma de gráficas, tablas y relaciones como preparación para una publicación que se enviará a Astronomy & Astrophysics.

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Este TFM se enmarca dentro de la explotación científica del proyecto CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs,

http://carmenes.caha.es/) que se encuentra en su fase de operación científica desde enero de 2016 tomando espectros de una muestra de 300 estrellas de tipo espectral M para la búsqueda exotierras por el método de velocidad radial. CARMENES es el primer y único espectrógrafo ultraestable de alta resolución (R>80,000) con dispersion cruzada y de gran cobertura en los rangos del visible (VIS) y del infrarrojo cercano (NIR) disponible en la actualidad. En este trabajo el alumno se familiarizará con el manejo de estos espectros y llevará un control sobre las observaciones realizadas hasta la fecha con el fin de poder extraer toda la información posible sobre propiedades de las estrellas M como la rotación, el nivel de actividad cromosférica y su variabilidad que son importantes por un lado para confirmar o descartar los posibles planetas entorno a ellas y por otro lado permitirán estudiar su dependencia con otros parámetros estelares que se tienen muy bien determinados para ellas. 

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El catálogo de entrada de del proyecto CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs, http://carmenes.caha.es/) contiene mas de 2000 estrellas de tipo M entre las que se seleccionan 300 para el programa de tiempo garantizado de búsqueda exotierras por el método de velocidad radial. Hasta la fecha se han recopilado o determinado los mejores parámetros para todas ellas, pero la reciente liberación de los datos fotométricos y astrométicos de misión Gaia hace necesario su actualización. En este trabajo el alumno extraerá los datos de posiciones y la magnitud G para las estrellas incluidas en el Gaia-DR1 y además las paralajes y movimientos propios para aquellas que se encuentren en la solución astrométrica Tycho-Gaia (TGAS). Toda esta información será de gran utilidad para tener mejor caracterizadas las estrellas en las que se vayan detectando exoplanetas con CARMENES y además permitirá mejorar las calibraciones previas de distancia espectrofotometrica así como la dependencia de la fotometría de parámetros como la metalicidad y estudiar en detalle la multiplicidad y cinemática de todas estas estrellas.

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La misión Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophisics) esta haciendo públicos sus primeros resultados (DR1 y TGAS: 2016, DR2: 2017) proporcionado precisos datos astrométricos (movimientos propios y distancia) que son fundamentales para poder estudiar la pertenencia de estrellas a los diferentes grupos cinemáticos y asociaciones jóvenes que se han venido descubriendo en los últimos años (Asociación Local, TW Hya, β Pic, Tuc-Hor, AB Dor, Columba y Carina). En este proyecto se realizará una recopilación de las diferentes estrellas FGKM candidatas propuestas en la literatura utilizando los datos disponibles en la actualidad. En muchos casos se sabe que son estrellas jóvenes por indicadores espectroscopios como el litio o la actividad cromosférica pero no se dispone de suficiente precisión para a partir de la cinemática establecer con exactitud el grupo al que pertenecen. Gaia proporcionará también velocidad radial pero para muchas de estas estrellas la precisión no será suficiente para poder discernir entre los diferentes grupos y asociaciones. Por todo ello es necesario recopilar toda la información que existe actualmente desde Tierra (incluyendo los de recientes exploraciones como RAVE-DR5, GALAH y APOGEE) y combinarla con los recientes datos de Gaia para poder realizar este estudio de pertenencia que permitirá comprender mejor estos grupos y discernir entre grupos con un origen común de aquellos cuyo origen de debe a procesos dinámicos y resonancias en la Galaxia.

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En este trabajo se utilizarán los espectros y parámetros estelares proporcionados por la exploración espectroscópica GES (Gaia-ESO Survey) para realizar un análisis detallado de la abundancia de litio de las estrellas FGKM observadas con resolución intermedia (GIRAFFE) y alta (UVES). Se utilizaran tanto las estrellas de campo como las observadas en los campos de cúmulos estelares abiertos con edades bien conocidas con el fin de distinguir entre estrellas ricas en litio por su juventud de aquellas cuya elevada abundancia se deba a otros procesos evolutivos como los procesos de mezcla y dragado, etc. (fases RGC, AGB, etc.) identificando de esta forma nuevos miembros del grupo de estrellas conocidas como gigantes ricas en Li. El gran número de espectros disponible en esta exploración permitirá aumentar considerablemente el escaso número objetos de este tipo conocidos hasta ahora y los precisos parámetros que proporciona el survey permitirá comprender mejor cual es su origen. 

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Desde los orígenes de la astronomía, las Pléyades ha sido uno de los cúmulos estelares más estudiados. A pesar de ello sigue produciendo resultados fascinantes. En años recientes, la aplicación de métodos de máxima verosimilitud (Sarro et al. 2014) a datos astro/fotométricos precisos de este cúmulo (Bouy et al. 2013) supuso un incremento del ~300% en el número de miembros. Sin embargo, es conocido desde hace tiempo que los perfiles de densidad clásicos: Plummer (1911), King (1962) y Elson, Fall and Freeman (1987) no ajustan satisfactoriamente las densidades radiales empíricas observadas. En el contexto del proyecto DANCe, hemos desarrollado herramientas estadísticas Bayesianas para inferir los parámetros de distribuciones espaciales, de movimientos propios y de fotometría en cúmulos como las Pléyades. En este proyecto se pretende partir de los modelos existentes, perfeccionarlos y completarlos. Así, el objetivo es utilizar la lista de miembros más completa hasta la fecha, para con ella, proponer y probar un nuevo perfil de densidad superficial, paramétrico o no, que reproduzca el perfil observado. Sería deseable que se investigue la inclusión de la segregación de masas en la forma funcional del perfil, por ejemplo a través de un proxy para la masa, tal como el indice de color i-K. Los códigos que obtienen las distribuciones a posteriori de los parámetros de los perfiles clásicos están implementadas en Python, y estarán, junto con la lista de miembros, disponibles para el estudiante desde su llegada. Lo anterior facilitará la publicación de un artículo en revistas arbitradas en corto tiempo. Es deseable que el interesado tenga conocimientos básicos de Python y de probabilidad.

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Active galactic nuclei (AGN) are among the brightest objects in the Universe. They radiate at all wavelengths, but their characteristic X-ray emission allows to probe the innermost regions close to the central supermassive black hole. The presence of winds in the form of ionized gas (the so-called warm absorbers) seems to be an structural feature of AGN, although their location in the context of the Unification Model of AGN is still uncertain. The study of the physical properties of these winds via high-resolution X-ray spectroscopy allow us to investigate their origin and estimate their energy budget, essential to assess whether they may contribute to the long-sought mechanism that regulates galaxy growth and evolution (cosmic feedback). This project offers the possibility of studying the X-ray spectra of nearby AGN using archival data of the ESA"s X-ray observatory XMM-Newton, starting with the spectra extraction and reduction, and followed by the modeling of the spectra using spectral fitting packages.

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Desde su nacimiento hasta su explosión como supernovas, las estrellas masivas juegan un papel fundamental en la dinámica, balance energético y enriquecimiento en metales del medio interestelar circundante. Uno de los parámetros fundamentales para entender estos procesos es la pérdida de masa, que está presente en forma de viento estelar, impulsado por radiación, a lo largo de la corta vida de estos objetos. Sus espectros infrarrojos proporcionan diagnósticos muy potentes, tanto a través del continuo como de las líneas espectrales, para caracterizar dichos vientos. Con el fin de calibrar la importancia del IR y su complementariedad con otros rangos espectrales (UV, óptico, radio) dentro de una visión pancromatica de las estrellas masivas, se propone investigar un conjunto de estrellas masivas galácticas en el IR. El estudiante reducirá observaciones espectroscópicas de estrellas masivas en el IR obtenidas con ISAAC en el VLT y contribuirá al análisis e interpretación de estos objetos.

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En este Trabajo Fin de Máster se pretende realizar un análisis conjunto de datos en imagen y espectroscopía 2D de una pequeña muestra de galaxias de la exploración CALIFA que también han sido mapeados en espectroscopía con el instrumento IRS del satélite Spitzer. Además dichos objetos cuentan con datos de imagen en el Ultravioleta (GALEX) e infrarrojo medio y lejano (MIPS@Spitzer). Esta combinación de datos sin precedentes permitirán realizar un diagnostico completo de las condiciones físicas del gas en diferentes partes de estas galaxias asociadas a zonas con diferentes condiciones de excitación y diferentes niveles de actividad de formación estelar presente y pasada. Este tipo de estudio es vital para la interpretación de los datos que el satélite JWST obtendrá en el futuro cercano para objetos de desplazamiento al rojo intermedio.

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Cosmic rays (hereafter CRs) play a leading role in the chemistry, heating and dynamics of the interstellar medium (ISM). CRs interact with dense molecular clouds by ionizing their main component, the molecular hydrogen, and this process initiates a series of ion-molecule reactions that form compounds of increasing complexity to eventually  build up the rich chemistry observed in dark clouds. In absence of other ionization agents (X-rays, UV photons, J-type shocks), the gas ionization fraction is proportional to the cosmic ray ionization rate. The ionization fraction controls the coupling of magnetic fields with the gas, driving the dissipation of turbulence and angular momentum transfer, thus playing a crucial role in protostellar collapse and the dynamics of accretion discs. The goal of this project is to determine the cosmic ray ionization rate in a sample of molecular cloud on basis of spectroscopic observations of CO, HCO+ and DCO+ obtained with the IRAM 30m telescope and state-of-the-art chemical models.

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Recientemente, el programa de Radioastronomía "Host Country" (HCRA) ha puesto en funcionamiento una nueva antena de 34m de diámetro, un receptor de 7 mm (banda Q), y un backend de banda muy ancha (hasta 6 GHz). En esta etapa de desarrollo, es de interés mejorar la caracterización de la banda y construir una serie de recursos para los observadores futuros. El principal producto que se planea es la elaboración de un catálogo de calibradores de líneas espectrales, de diferente naturaleza y a todas las frecuencias de trabajo. La construcción de este catálogo implicará: (1) el conocimiento del hardware y software a utilizar; (2) la búsqueda de las fuentes apropiadas y las líneas rotacionales más adecuadas e intensas; (3) diseño y ejecución de las observaciones de dichas líneas; (4) reducción y calibración de datos; (5) caracterización de líneas y elaboración del catálogo; (6) análisis de los nuevos datos y potenciales líneas de evolución. Requisitos: Disponibilidad a trasladarse a "Madrid Deep Space Communication Complex-NASA", en Robledo de Chavela, durante algunas noches y fines de semana. (No es necesario tener coche propio). Buen nivel de Inglés de lectura/escritura. Conocimientos de radioastronomía (Deseable pero no excluyente). Competencias profesionales: responsabilidad, iniciativa, trabajo en equipo. Manejo de linux, nivel de usuario avanzado. 

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El trabajo está dirigido a estudiar la composición química del gas acelerado en dos flujos bipolares, y está basado en observaciones realizadas dentro del proyecto franco-español ASAI (Astrochemical Surveys At IRAM). Los datos consisten en dos espectros profundos obtenidos en dos protoestrellas usando el radio telescopio de 30m de IRAM (Instituto de Radio Astronomía Milimétrica) y cubriendo todas las frecuencias observables a longitudes de onda de 1, 2, y 3 milímetros. El trabajo a realizar consiste en la reducción de los datos, identificación de las líneas moleculares detectadas, caracterización de los perfiles espectrales, y análisis preliminar de la composicón química. Con este estudio esperamos caracterizar el impacto químico de los frentes de choque, y desarrollar diagnósticos que nos ayuden a entender el todavía misterioso origen de los flujos bipolares. El trabajo formará la base de un artículo científico a publicar en Astronomy and Astrophysics que será liderado o coliderado por el estudiante dependiendo del trabajo realizado durante el proyecto. 

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En este trabajo se pretende desarrollar un método de detección y análisis cinemático de vientos galácticos en la muestra de galaxias CALIFA. La detección del viento se llevará a cabo usando la línea de absorción interestelar de Na I D para lo que necesitamos en primer lugar realizar un ajuste de la población estelar subyacente en los espectros nucleares de las galaxias de la muestra y medir el exceso de Na I D interestelar. Además de obtener los parámetros cinemáticos del viento en su fase más fría analizando la absorción interestelar Na I D, se estudiará la fase más templada del viento a través de las líneas de emisión en el rango visible ([NII], Hα, [SII]). Finalmente se analizará tanto la incidencia de vientos como sus propiedades cinemáticas en función de la actividad nuclear y otras propiedades de las galaxias (tasa de formación estelar, masa del bulbo, exceso de color, edad y metalicidad de la población estelar). 

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The goal of this project is to combine data from the 4 High Energy Astrophysical observatories  available to the team: XMM, INTEGRAL, FERMI and MAGIC. We aim to explore the correlations between the catalogs of these instruments to look for matches, statistical correlations and unidentified sources . If interesting sources are found among the unidentified ones more effort will be devoted to study their characteristics in detail.­­ We also plan to construct combined spectra of some selected sources  and study the correlations among their light curves in flaring episodes. 

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EUSO-BALLOON is a pathfinder project of the international consortium JEM-EUSO and the French Space Agency (CNES) launched on August 24, 2014 from Timmins (Canada). EUSO-BALLOON is a prototype fluorescence telescope with a Spanish infrared camera onboard a stratospheric balloon led by CNES.The objective of this type of mission is to test the validity of concepts and technical choices of the JEM-EUSO space mission or any subsequent project aimed at achieving an observatory of giant Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECR) showers induced by cosmic rays from Space.The design and the construction of this telescope is a real technical challenge, as it involves the use of new technologies from the laboratories of both space companies and research institutes in areas as multidisciplinar as optical large and accurate Fresnel lenses, a technique of photodetection highly sensitive and good resolution, and very innovative analog and digital electronics.The Spanish IR-Camera led by the SPace & AStroparticle Group (UAH) on EUSO-BALLOON is a pathfinder for the JEM-EUSO Space IR-Camera, that aims to test the technologies involved on the design, as well as to take the first images that will serve as an study of the clouds detection accuracy of the IR-Camera that will be the main aim of the work here presented.  More info http://spas.uah.es  http://jem-euso.roma2.infn.it  http://jemeuso.riken.jp/en/ 

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The Spanish infrared camera led by the Space and Astroparticle Group UAH(Spain) has been launched in a NASA balloon on October 10, 2015.  The objective of this type of mission is to test the validity of concepts and technical choices of IR camera for the Extreme Universe Space Observatory (EUSO) space program. The design and the construction of this IR camera is a technical challenge, as it involves the use of new technologies from the laboratories of both space companies and research institutes in areas as multidisciplinar as Optics, Electronics, IR sensors, etc. The IR-Camera led by the SPace & AStroparticle Group (UAH) on the NASA-BALLOON aims to test the technologies involved on the design of the IR camera, as well as to take the first images that will serve as an study of the clouds detection accuracy of the IR-Camera that will be the main aim of the work here presented. More info http://spas.uah.es http://jem-euso.roma2.infn.it   http://jemeuso.riken.jp/en/ 

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The Extreme Universe Space Observatory (EUSO) is a large imaging telescope that will study Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECR) from Space by imaging the UV light coming from air showers. These air showers are produced by cosmic rays having energies that can reach and exceed 10²⁰ eV. The main aim of this study is to examine the performance using the “GEANT4 Framework” of the type of failures of the PhotoMultipliers Tubes (PMT), the possible risks due to these failures and to determine the need for redundancy within the system. PMTs performance evaluation and simulation is concerned with the analysis of lifetime evaluation of PMTs whose individual components are prone to failure. This simulation pretends to evaluate the Photomultiplier tube component using the GEANT4 framework, in order to perform a critical and complete study of the reliability of the PMT in terms of performance (the reliability of the transmission of the signal, quality of the signal, the degradation of the performance during operation of the PMT), in other words “Background events”. It is important to consider and evaluate the reliability of the EUSO PMTs due to the lifetime of the photocathode, also the gain drift of the PMT.  So far, these studies have been done in laboratories exposing the PMT under different kinds of radiation, illumination and temperature ranges, but not in theory or modeling in a mathematical and statistical way.  More info http://spas.uah.es  http://jem-euso.roma2.infn.it   http://jemeuso.riken.jp/en/ 

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The radiation environment in L2 is critical for key aplications (e.g. radiation damage in Gaia, background signal in Athena). Gaia offers multiple possibilities to characterise it. For this project we will consider two. First, the analysis of the Basic Angle Monitor (BAM) data, to determine event properties. Second the onboard computers (VPUs) particle rejection counters. Strong computer skills are needed (object oriented, Jave if possible).

It could be combined with a six months ESAC traineeship (depending on succesful evaluation):
http://www.cosmos.esa.int/web/esac-trainees

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En los últimos años, la universalidad de la Función Inicial de Masas (IMF; de su acrónimo en inglés) se ha convertido en un tema controvertido que genera un intenso debate en la comunidad astronómica internacional. En la actualidad existen ciertas evidencias observacionales de que las galaxias masivas pueden poseer una función inicial de masas más pendiente, es decir, con una sobreabundancia de estrellas enanas en comparación con la relación enanas-gigantes de nuestra galaxia, o de galaxias menos masivas. La mayor parte de los indicadores utilizados hasta la fecha se basan en el modelado -y posterior estudio en galaxias- de la intensidad de ciertas características espectrales especialmente sensibles a la gravedad superficial de las estrellas que componen las galaxias (ej. Cenarro et al. 2003; Martín-Navarro et al. 2015; La Barbera et al. 2016). Simulaciones recientes muy preliminares demuestran que existen ciertas estructuras en el continuo estelar de las galaxias que podrían utilizarse como indicadoras de IMF, si bien no se han estudiado en detalle y no están caracterizadas. El objetivo de este trabajo es estudiar y caracterizar esta posibilidad teóricamente y aplicar el diagnóstico resultante a un conjunto de 20.000 galaxias de la secuencia roja del cartografiado ALHAMBRA, que ya se han estudiado en Díaz-García et al. (2015, 2017). El gran número de galaxias disponibles permitiría poder detectar diferencias sistemáticas sutiles entre galaxias con diferentes IMFs. Este trabajo puede dar lugar a una publicación en una revista internacional con árbitro.

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El cartografiado ALHAMBRA ha observado 2.3 deg² con 20 bandas ópticas y 3 infrarrojas, permitiendo el estudio de las propiedades 2D de 30 galaxias elípticas masivas cercanas (z < 0.3). Gracias al código de síntesis estelar MUFFIT se han producido mapas 2D de edad, metalicidad y extinción de dichas galaxias. Estos mapas son normalmente homogeneos, pero algunos presentan regiones jóvenes que discrepan con la distribución general. El objetivo de este TFM es modelar la distribución de luz de estas 30 galaxias con GALFIT u otro código similar para caracterizar de forma precisa la muestra (radio efectivo, índice de Sérsic, elipticidad, etc.) y estimar si las regiones jóvenes tienen contrapartida luminosa (es decir, sin son realmente fuentes en proyección o estructuras dentro de la galaxia) o por el contrario son fluctuaciones estadísticas. 

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Buena parte de los exoplanetas descubiertos hasta la fecha se encuentran en órbitas muy cercanas a su estrella. Esto los hace susceptibles de sufrir intensos efectos de la radiación directamente en su atmósfera. La radiación de altas energías (XUV) procedente de la corona de la estrella puede ionizar la atmósfera, facilitando su "inflado" e incluso evaporación, con una pérdida de masa considerable. El trabajo consistirá en estudiar los efectos a gran escala sobre exoplanetas observados en rayos-X desde el año 2011, en que publicamos los resultados para una muestra de 109 exoplanetas. Una muestra ampliada servirá para mejorar la interpretación de lo observado, y revelará planetas susceptibles de sufrir una evaporación superior a lo esperado. El estudiante se familiarizará con el manejo de datos de exoplanetas, y las técnicas de reducción de rayos X, además de poder trabajar en el ambiente internacional de ESAC.

El WSO-UV Simulator es una herramienta de software diseñada para realizar simulaciones realistas de las observaciones que habrán de hacerse en la misión WSO-UV. En este trabajo pretendemos estudiar las características espectrales que aparecen en la observación de un planeta extrasolar en el tránsito de su estrella anfitriona con el fin de generar simulaciones realistas en el WSO-UV Simulator. Estas simulaciones nos permitirán validar la observabilidad de exoplanetas y estudiar biomarcadores que pudiesen detectarse. El alumno hará un estudio previo de las características espectrales que aparecen en la observación de un planeta extrasolar en el tránsito de su estrella anfitriona y del simulador. Para este trabajo se pretende que el alumno participe del trabajo previo en el desarrollo de un instrumento de una misión espacial en el grupo de trabajo de WSO-UV. 

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El WSO-UV Simulator es una herramienta de software diseñada para realizar simulaciones realistas de las observaciones que habrán de hacerse en la misión WSO-UV, pero adaptable para aplicarse a otras misiones. Este simulador modela y simula “time-series” de imágenes de CCD incluyendo un modelo del CCD y su electrónica, la óptica del telescopio, el campo estelar, los movimientos de vibración del satélite y demás fuentes naturales de ruido. En este trabajo pretendemos modificar el simulador para adaptarlo a detectores CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) que permita estudiar y evaluar este tipo de detectores para su uso en misiones espaciales. El alumno estudiará el funcionamiento de este tipo de detectores y las fuentes de ruido que en él aparecen para implementar dichas funciones en el simulador. Posteriormente evaluará su uso en series de simulaciones para compararlo con el uso de CCDs. Para este trabajo se pretende que el alumno participe del trabajo previo en el desarrollo de un instrumento de una misión espacial en el grupo de trabajo de WSO-UV. 

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El trabajo consistirá en reducir y analizar unas observaciones de las galaxias Taffy realizadas con el radiotelescopio de 30m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM). El sistema Taffy está compuesto por un par de galaxias que, tras una colisión frontal entre sí, quedaron unidas por un puente de gas extraído de sus discos. Nuestro propósito es entender por qué el gas molecular de este sistema forma estrellas ineficientemente, en particular en el puente intergaláctico. Para ello se analizarán mediante modelos de transferencia radiativa las diversas lineas moleculares observadas en varias posiciones de los discos galácticos y del puente. Entre estas líneas se encuentran algunos de los trazadores más comunes de gas molecular denso, los cuales no se habían observado hasta la fecha en Taffy y apenas se han detectado fuera de discos galácticos. El modelo radiativo nos permitirá cuantificar las variaciones de densidad del gas molecular y estudiar si el gas es inusualmente tenue o turbulento a consecuencia de la colisión, lo cual podría explicar la ineficiencia de la formación estelar. El trabajo podría dar pie a un artículo científico liderado o coliderado por el estudiante que se publicaría en una revista internacional. 

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Análisis de imágenes de AIV del instrumento MEGARA

Durante todo el curso 2016-2017 se va a estar llevando a cabo la toma de imágenes de calibración en laboratorio asociadas a la fase de AIV (Assembly, Integration and Verification) del instrumento MEGARA, el futuro espectrógrafo óptico de resolución intermedia para GTC cuya construcción lidera la UCM. Este trabajo se centrará en el análisis de dichas imágenes con el fin de determinar (1) la corriente de oscuridad del instrumento, (2) el ruido de lectura, (3) efectos de no-linealidad y trasferencia de carga en el detector, (4) resolución y cobertura espectral de las 18 redes con las que cuenta el instrumento así como (5) en la obtención de las primeras imágenes sintéticas del plano focal, tanto en su modo IFU como MOS. 

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Búsqueda de emisión en rayos X de las fuentes transitorias de Gaia / X-ray counterparts of Gaia transients

XMM-Newton  is   an  ESA  space  observatory  that collects X-rays  from astronomical  sources. Its large  collecting area and spectral capabilities combine  with an ability to make  long uninterrupted exposures making XMM-Newton an ideally  suited  observatory   to provide highly sensitive, high spectral resolution,   long  and continuous X-ray observations. ESA"s Gaia mission goal is to chart a three-dimensional map of our Galaxy, the Milky Way. In addition, Gaia regularly publishes new transient sources found during the spacecraft scans of the sky. Gaia data are sufficient to provide a first order classification for a fraction of these transient sources, where Nova, cataclysmic variables, and supernovae are found. However a number of exotic sources are also found. XMM-Newton scientists check the list of new Gaia transients, or science alerts, on a regular basis. X-ray observations are expected to contribute to further understand the physical properties of some of these sources. So far three Gaia transients were followed-up with XMM-Newton. Within the proposed master work all Gaia transients should be compared with the archival content of XMM-Newton with the aim to identify X-ray counterparts. Unclassified Gaia transients should be analysed with respect of their spatial distribution, spectral characteristics and potential for XMM-Newton follow-up observations. The master project has a great potential for discovery and understanding of new sources and new kind of sources. 

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Observación de la interacción Tierra-Viento Solar desde la Luna. Implicaciones en el estudio de los sistemas exoplanearios

El robot Chang-3 enviado por la Agencia Espacial China a la Luna ha obtenido imágenes de la magnetosfera terrestre en el rango ultravioleta. Los electrones y protones del viento solar colisionan con las especies magnetosféricas que radian en el ultravioleta el exceso de energía. El objetivo de este proyecto es doble: 1. Caracterizar la emisión magnetosférica a partir de los datos disponibles y de las propiedades del plasma, en función del flujo solar. 2. Diseñar un instrumento optimizado para desde la Luna, seguir la evolución de la magnetosfera terrestre y, a partir de ahí, extrapolar para observaciones de otros sistemas planetarios. Perfil previo: Físico o ingeniero.

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Generación de un catálogo de candidatas a sistemas pre-secuencia principal binarios interactivos para la misión WSO-UV

Sólo se conocen 6 sistemas binarios constituidos por estrellas T Tauri clásicas y sólo en tres de ellos las estrellas están los suficientemente próximas como para que el potencial gravitacional variable generado por las componentes modifique la estructura interna del disco creando ondas de choque que regulan el proceso de acrecimiento (ver Gómez de Castro et al. 2013, ApJ, 766,62). El objetivo de este trabajo es utilizar los catálogos de GALEX, GAIA y 2MASS para buscar candidatos a estos sistemas. Perfil previo: astrofísico.

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Desarrollo de un sensor de actividad magnetica solar con el SRT

El SRT es un pequeño radiotelescopio (plato 2 m) perteneciente al grupo de investigación AEGORA e instalado en la Escuela Superior de Ingenierios de Telecomunicaciones. El SRT es sensible al radio contínuo y la línea de 21 cm. El objetivo de este trabajo es realizar una aplicación informática que opere de manera contínua el SRT, y proporcione información sobre la intensidad del radiocontinuo compándola con otros servicios y poniendo en marcha un sistema de alerta de actividad. Perfil previo: Ingeniero, preferentemente de Telecomunicaciones.

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Estudio sobre la formación estelar y el crecimiento de agujeros negros en galaxias cercanas con el survey J-PLUS

El objetivo de este proyecto es estudiar la conexión entre formación estelar y la presencia de un núcleo activo en galaxias cercanas, utilizando los primeros datos del survey J-PLUS. El survey fotométrico J-PLUS -- llevado a cabo desde el observatorio astrofisico de Javalambre, cerca de Teruel -- esta observando grandes porciones del cielo utilizando un conjunto de filtros que nos permite estudiar de manera precisa las regiones de formación estelar en galaxias cercanas. Los resultados de este proyecto nos darán información sobre la conexión entre formación estelar y el crecimiento de los agujeros negros supermasivos que viven en el centro de las galaxias, y como estos agujeros negros afectan las propiedades de las galaxias anfitrionas. 

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Searching for very young brown dwarfs in the Rho Ophicucus cloud through Planck and Herschel observations

The Planck mission has delivered a catalogue of Galactic Cold Cores that can be used to study the earliest stages of star formation in very young clusters. We propose to use this catalogue in combination with very deep Herschel observations of the Rho Ophiuchus cloud, to derive the population of starless cores (pre-stellar and, if possible, pre-substellar) in this region. In addition, we will also look for proto-brown dwarfs, that is, very young embedded low luminosity objects that will evolve to form brown dwarfs (very low-mass objects, mid-way between low-mass stars and planets). Our final goal is to build a census of the youngest and lowest-mass objects in RhoOphiuchus to understand the stellar and substellar formation process in this cloud.

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Supergigantes B en M33

Las estrellas supergigantes de tipo-B son herramientas potentes para el estudio de galaxias. Al ser muy luminosas en el rango visible, y tener rasgos espectrales bien caracterizados, son buenos trazadores de estructuras galácticas y su composición química. En este proyecto reduciremos y analizaremos datos espectroscópicos en M33 tomados con el William Herschel Telescope. La rendija se colocó sobre estrellas candidatas a supergigantes-B y la región HII que las circunda. El objetivo es obtener y contrastar la composición química de estrellas y nebulosa (para evaluar si el oxígeno queda atrapado en el polvo interesterlar), y proporcionar un nuevo punto para el gradiente de abundancias de M33. 

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Validación de planetas tipo terrestre con imagen de alta resolución espacial

El satélite Kepler ha permitido el descubrimiento de varios miles de candidatos planetarios mediante el método del tránsito. Una parte significativa correspondería a planetas tipo terrestre. Sin embargo, dada la magnitud de las estrellas que albergan estos candidatos, su confirmación vía velocidad radial no es posible. Las imágenes de alta resolución espacial permiten la aplicación de técnicas estadísticas que rechacen escenarios de falsos positivos, en un proceso denominado validación. El trabajo propuesto consistirá en el análisis de imágenes tomadas con el instrumento Astralux en el telescopio de 2.2m de Calar Alto. La muestra son estrellas de tipo espectral M y la confirmación de alguno de estos candidatos planetarios implicaría que se encontrarían en la zona de habitabilidad.