Oferta de TFM curso 2020-2021
Oferta de Trabajos Fin de Máster para el curso 2020-2021
La oferta la hacen los astrofísicos investigadores de los diferentes centros que colaboran con nuestro Máster.
TODO alumno debe enviar sus preferencias (lista priorizada de 5 trabajos indicando los números de los trabajos de la primera columna) junto con vuestro CV al coordinador como fecha límite el 14 de octubre de 2020 inclusive (aunque los trabajos pre-asignados, indicados con un (*) en la primera columna de la tabla, pueden se incluidos en la lista por cualquier alumno, ya que la decisión última la hacen los supervisores científicos, lo esperable es que el tutor escoga al alumno específico con el que ha disctutido ya el trabajo). Por favor, dirigid cualquier duda al coordinador del Máster, incluida cualquier petición de información de contacto sobre algún TFM específico.
Notas:
- Es posible que haya algún cambio en el "Tutor/a UCM" de alguno de los trabajos, no de supervisor/a). Ver más detalles sobre el proceso de selección y el calendario en la página de Trabajos Fin de Máster.
- TFMs propuestos en líneas de investigación prioritarias del instituto IPARCOS son susceptibles de recibir ayudas. Más información aquí: IPARCOS
| Num. | Titulo | Supervisores/as | Tutor/a UCM | Resumen | Alumn@ asignad@ |
| 1 | Spiral arms nature and the vertex deviation | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | The high quality data provided by new surveys like Gaia, APOGEE, RAVE among others, have recently allowed us to test the proposed theories of spiral arms and bars formation and evolution. Here we will focus on the analysis of the vertex deviation as a tracer of the spiral arms nature, using N-body simulations. In the last few years it has been confirmed that barred galaxies in N-body simulations can trigger the formation of spiral arms that do not fit within the properties of traditional density wave theory spiral structures. On the other hand, first results from simulations of non-barred interacting galaxies confirmed the presence of spiral arms that may fit within the properties of a traditional density wave. In this master thesis the student will undertake these previous analysis and will study the temporal evolution of vertex deviation in several N-body models, both, isolated and fully cosmological. If interested, the student will also endeep on the Gaia-earlyDR3 data to make a first analysis of the vertex deviation in the Milky Way. | |
| 2 | Chemical evolution of galactic disks in cosmological simulations | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | Following the results presented by Zurita et al. 2020 (https://arxiv.org/pdf/2007.12292.pdf), the student will study the chemical evolution of stellar particles in N-body and cosmological simulations. The main objective of this master thesis will be to confirm or discard theories of spiral arms formation and evolution, like the invariant manifold theory (Romero-Gómez et al., Athanassoula et al. 2009). Among others, the student will study the temporal evolution of the chemistry radial gradients and compare them with observations and theories. Although the student fill focus on the evolution and motion of stellar particles, he will also be encouraged to set a link with the observed changes on the gas component. | |
| 3 | Properties and evolution of gas and stars in simulated tidal streams around galaxies | Santi Roca-Fàbrega (UCM), M. Ángeles Gómez-Flechoso (UCM), D. Martínez Delgado (IAA) | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | In this master thesis the student will undertake the analysis of tidal streams around the GARROTXA N-body+hydrodynamics cosmological models and AGORA models. The student will analyse the star formation history, chemistry and dynamics of stellar tidal streams resulting from the accretion of small satellite galaxies, from z=2 down to z=0. Of particular interest will be to study gas stripping, and in which circumstances the stream is able to retain enough gas to keep some star formation ongoing. Finally changes of these properties in redshift, central galaxy’s mass, and environment will also be studied. Depending on his/her progress on the project above, the student will also get in touch with observations of tidal streams in external galaxies, and make a first comparison with predictions from simulations. | |
| 4 | Estudio estadístico de las relaciones estructurales de galaxias en diferentes épocas del Universo | Jesús Gallego (UCM), Nicolás Cardiel (UCM) | Jesús Gallego (UCM), Nicolás Cardiel (UCM) | El objetivo principal de este TFM es estudiar las posibles relaciones entre los diferentes parámetros estructurales de la población de galaxias en diferentes épocas del Universo (diferentes desplazamientos al rojo). Se buscan formas fáciles de derivar parámetros especialmente relevantes en función de otros y en función del tipo de galaxia y la época del universo. El trabajo se centrará en el análisis estadístico de las poblaciones de galaxias de las exploraciones CANDELS y 3D-HST. El objetivo es desarrollar en un entorno Python una forma sencilla de consultar las tablas de los catálogos y de representar unos parámetros frente a otros. En una fase final del trabajo se identificarán muestras especialmente interesantes para su posterior estudio más detallado. | Fernando Pérez Sancristóbal |
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Fotometría de imágenes de la Estación Espacial Internacional y satélite JB-3 para la estimación de cambios en la actividad humana en la ciudad de Madrid |
Alejandro Sánchez de Miguel (Exeter), Jaime Zamorano (UCM) | Jaime Zamorano (UCM) | Los satélites actuales más populares como SNPP/VIIRS-DNB solo observan la tierra a una hora concreta de la noche y por tanto es imposible estudiar la evolución de la actividad humana a través de la noche con sus imágenes. Sin embargo, con imágenes de altísima resolución del satélite JB-3 e imágenes tomadas a diferentes momentos de la noche desde la Estación Espacial Internacional (ISS) es posible determinar con mayor precisión el uso de los puntos calientes de contaminación lumínica y poder ligar su uso individual a diferentes escenarios. Una primera aplicación de estas investigaciones es verificar el posible impacto de la crisis del COVID-19 en el brillo del cielo tomado desde tierra y emisiones directas desde el espacio. Se utilizarán herramientas estándar en astrofísica como son el uso de Astropy, Photutils y algunos programas de servicios de información geográfica como QGIS. | Pelayo Álvarez Brecht |
| 6 | Cosmología con catálogos de galaxias | Antonio López Maroto (UCM) | Antonio López Maroto (UCM) | La nueva era de la cosmología de precisión se desarrollará en los próximos años gracias principalmente a grandes cartografiados de galaxias como Euclid, DESI o JPAS. Estos experimentos permitirán medir con una precisión sin precedentes muchos parámetros cosmológicos y de esta forma comprobarán la validez de la cosmología estándar LCDM. El objetivo de este trabajo es el de estudiar la sensibilidad de algunos de estos cartografiados para distintos tipo de observables utilizando el formalismo de la matriz de Fisher. | |
| 7 | Dinámica anómala en sistemas binarios amplios | José Alberto Ruiz Cembranos (UCM) | José Alberto Ruiz Cembranos | La dinámica newtoniana, permite establecer una predicción de la velocidad relativa entre las componentes de una estrella binaria conocida su separación proyectada. Distintos análisis de sistemas binarios encontrados en catálogos como Hipparcos y Gaia DR2, parecen ser consistentes con dichas predicciones para separaciones proyectadas de hasta 7000 Unidades Astronómicas, pero inconsistentes para separaciones mayores. En este trabajo se pretenden realizar análisis independientes de este tipo de sistemas binarios y estudiar la viabilidad de distintas explicaciones dentro o fuera de la gravitación estándar. | |
| 8 | Técnicas de detección de rayos cósmicos de muy alta energía | Fernando Arqueros Martínez (UCM, Jaime Rosado Vélez (UCM) | Fernando Arqueros Martínez (UCM, Jaime Rosado Vélez (UCM) | El estudiante testará un paquete de herramientas en Python, recientemente creado por los supervisores, para el modelado de cascadas atmosféricas de rayos cósmicos de muy alta energía y el cálculo de su producción de radiación Cherenkov y de fluorescencia. Los resultados se aplicarán para explorar nuevas técnicas de detección de rayos cósmicos y evaluar el rendimiento de observatorios de nueva generación, como el Cherenkov Telescope Array. Se recomienda que el estudiante tenga conocimientos de programación, especialmente en Python, aunque no es imprescindible. | Rodrigo Hernández Antonaya |
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Kinematic surveys of stellar tidal streams around nearby galaxies with the ELT MOSAIC spectrograph |
David Martínez-Delgado (IAA), M. Ángeles Gómez-Flechoso (UCM) | M. Ángeles Gómez-Flechoso (UCM) | The Stellar Tidal Stream Survey has yielded so far an unprecedented sample of bright stellar streams in nearby spiral galaxies, including the discovery of observational analogues to the canonical morphologies found in cosmological simulations of stellar halos. These discoveries have enabled first qualitative tests with predictions from N-body models of galaxy disruption/accretion based only on the fitting of the sky-projected features available from the imaging. Dynamical analysis of these tidal structures can provide unique views of the dark matter halos (and asymmetries) of their host galaxies. The main degeneracy of modelling streams with imaging data alone is between the orbit and the inclination, but just a handful of individual kinematic line-of-sight velocities in different parts of the streams can break that degeneracy. In fact, the properties of the host galaxy that we can constrain depend on the morphology and kinematics of the streams. To obtain radial velocities of individual tidal debris stars around nearby galaxies is not yet feasible with the current ground-based facilities. However, the future MOSAIC instrument available in the European Extremely Large Telescope (ELT) early in the next decade will allow for the first time kinematic studies of hundreds of streams stars with better signal-to-noise (S/N ≥20). The main objective of this TFM will be to identify those stellar streams in our cosmic neighborhood that, based on their properties (surface brightness, morphology, orbital orientation, etc), are the most promising targets to undertake a dynamical study with the MOSAIC instrument. For that objective, the student will combine N-body simulations of some known stellar streams with a MOSAIC spectrograph simulator with the purpose of evaluating the performance and impact of this state-of-the-art instrument in stellar tidal streams as probes of the dark matter content around nearby spiral galaxies. | |
| 10 | Galaxias HII como trazadores de la expansión del Universo | Rafael Guzmán Llorente (UCM), Jesús Gallego Maestro (UCM) | Rafael Guzmán Llorente (UCM), Jesús Gallego Maestro (UCM) | Las galaxias HII son sistemas estelares luminosos, azules y compactos con propiedades muy parecidas a las regiones de formación estelar. Entre estas propiedades está la correlación entre la luminosidad (L) y la anchura (sigma) de la línea de emisión Hbeta. Esta correlación se puede utilizar como indicador de distancias para derivar los parámetros cosmologicos que determinan la expansión y la aceleración del universo y que permiten estimar la contribución de la materia oscura y la energía oscura a la dinámica del mismo. En este proyecto de fin de máster se propone realizar un estudio detallado de posibles efectos que podrían sesgar la relación L(Hbeta)-sigma y resultar en una derivación incorrecta de los parámetros cosmologicos. Entre dichos efectos se encuentran la metalicidad y la rotación de las galaxias HII. Para llevar a cabo este estudio se utilizarán espectros 3D de galaxias HII en el universo cercano obtenidos con MEGARA en el GTC. | |
| 11 | Cosmología desde el Espacio: Diseño de las estrategias observacionales para la misión Espacial DUNES | Rafael Guzmán Llorente (UCM), M. Ángeles Gómez-Flechoso (UCM) | Rafael Guzmán Llorente (UCM), M. Ángeles Gómez-Flechoso (UCM) | La estadística de galaxias-satélites y colas de marea en los halos de galaxias masivas como la Vía Láctea proporciona uno de los mejores tests para determinar la naturaleza de la materia oscura del universo. Es decir, si esta materia se compone de partículas masivas moviéndose lentamente (CDM) o de partículas ligeras moviéndose a velocidades relativistas (WDM o HDM). Para realizar esta prueba se necesitan observaciones muy profundas (~30 mag/arcsec^2) de los halos de una muestra representativa de galaxias masivas en el universo cercano. Este es el objetivo de la misión DUNES, que propone lanzar una cámara de muy alta calidad óptica (iSIM) a bordo de un microsatélite en el 2022-23 para obtener dichas observaciones desde una órbita a 500km de la superficie terrestre. Esta misión se plantea como un proyecto colaborativo entre la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad de Florida y la empresa Satlantis, quienes ya han validado la tecnología de la cámara iSIM a bordo de la Estación Espacial Internacional. Con este proyecto fin de máster, se propone realizar un estudio competitivo para realizar dichas observaciones en esta misión comparada con surveys similares que se están llevando a cabo desde Tierra. Además se estudiará la mejor estrategia observacional, incluyendo selección de las galaxias a observar, filtros, tiempos de exposición, etc. a partir de los resultados obtenidos en Tierra. | Alejandro Camazón Pinilla |
| 12 | Investigating the high-z galaxies with MIRI/JWST | Javier Álvarez Márquez (CAB), Álvaro Labiano Ortega (CAB) | Armando Gil de Paz (UCM) | Como parte del tiempo garantizado (GTO), el James Webb Space Telescope (JWST) con su instrumento de infrarojo medio (MIRI) realizará observaciones profundas en los campos cosmológicos más estudiados (GOODS, EGS, COSMOS, etc). El alumno utilizará las observaciones multi-longitud de onda públicas y de archivo (Hubble, Spitzer, Subaru, ...) para catalogar las galaxias ya detectadas en las áreas de observación de MIRI, y extrapolar sus flujos a longitudes de onda de 5.6, 7.7 y 10um en las que MIRI observará. MIRI podría detectar galaxias mas débiles no detectadas en las observaciones actuales, y por ello el alumno utilizará simulaciones cosmológicas (ej. FIRSTLIGHT) para predecir y estudiar la posible detección de galaxias a alto corrimiento al rojo (z>5) con MIRI. Finalmente, se podrían combinar ambas bases de datos para generar simulaciones realistas de las futuras observaciones de MIRI, y analizar qué proyectos científicos se podrían realizar con ellas. Éste proyecto utilizará herramientas del Observatorio Virtual, bases de datos y catálogos astronómicos (MAST, Rainbow, etc), técnicas de ajuste espectral de energía (SED fitting) y el alumno se familiarizará con la instrumentación y modos de observación del JWST. | |
| 13 | Cosmología con cartografiados extragalácticos en radiotelescopios | Jacobo Asorey Barreiro (CIEMAT) | Armando Gil de Paz (UCM) | Los cartografiados extragalácticos nos permiten estudiar la naturaleza del Universo tratando de dar respuesta a multitud de interrogantes como la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura. Estos cartografiados observan mapas de las distribución de galaxias con instrumentos en distintas frecuencias, como frecuencias ópticas o de radio. El objetivo de este trabajo consiste en estudiar como futuros cartografiados con radiotelescopios, y en particular la observación de la distribución de hidrógeno en el Universo, nos van a permitir determinar observables como, por ejemplo, el ritmo de expansión del Universo. Para este proyecto, usaremos la teoría cosmológica del crecimiento de estructuras, estudiaremos como se distribuye el hidrógeno en el Universo y complementaremos con simulaciones cosmológicas para determinar la precisión futura de la que dispondremos con este tipo de cartografiados. | David Fernández Gil |
| 14 | A scientific case of dwarf starburst galaxies for the future MOSAIC instrument of the giant European ELT telescope | Jesús Gallego Maestro (UCM) | Jesús Gallego Maestro (UCM) | This work will be part of the scientific activities for the conceptual design of the future multiobject spectrograph MOSAIC of the ESO European Extremely Large Telescope ELT. The goal is to determine the feasibility and principal characteristics of a spectroscopic survey of dwarf starbursts at cosmological distances that will be carried out in the future with the MOSAIC instrument. The student will learn about the current design of MOSAIC instrument and ELT telescope. The most complete existing catalogs of galaxies at different redshifts and the simulator tool developed by the instrument team will be used to estimate the performance and capabilities of MOSAIC. The final product will be a short report in english. | |
| 15 | Estudio del origen cosmológico de las componentes cinemáticas de las galaxias de disco | M. Ángeles Gómez Flechoso (UCM) | M. Ángeles Gómez Flechoso (UCM) | La morfología de las galaxias está correlacionada con el entorno en el que viven, así las galaxias de tipo temprano son más frecuentes en entornos densos, mientras que las galaxias tardías viven en entornos más aislados. Diversos análisis recientes han puesto de manifiesto que las propiedades de las galaxias podrían estar relacionadas con su posición respecto a los filamentos de la estructura a gran escala (la llamada Red Cósmica). De igual manera, diferentes estudios sugieren que las distintas componentes de las galaxias tardías (halo estelar, bulbo y disco) pueden tener orígenes diferenciados en cuanto a las propiedades cinemáticas y espaciales de las subredes cósmicas de que proceden, lo que podría explicar también las diferencias en el momento angular de las distintas componentes de una galaxia de disco. En este proyecto se plantea estudiar, utilizando simulaciones cosmológicas hidrodinámicas, las diferencias en el origen de las distintas componentes de una galaxia de disco y su relación con la estructura a gran escala a alto redshift. Para ello se estudiarán, en función del redshift, la distribución espacial y cinemática del material que formará las distintas componentes de una galaxia de disco y se correlacionará con los valores de dichas variables para el material que forma las componentes de la Red Cósmica (filamentos y planos). | Víctor Rufo Pastor |
| 16 | Estudio de razones isotópicas en un cúmulo galáctico de formación estelar masiva | Jesús Martín-Pintado (CAB), Laura Colzi (CAB) | Jaime Zamorano (UCM) | Cómo se forman las estrellas masivas (aquellas con más de 8 masas solares) sigue siendo todavía una cuestión abierta en Astrofísica. Estas estrellas se forman en cúmulos natales en los cuales se forman simultáneamente varias estrellas, incluyendo estrellas de mejor masa, por lo que el estudio del entorno tanto físico como químico es complejo. Una de las herramientas más potentes para entender como el proceso de formación estelar procede en estos cúmulos masivos es gracias al estudio de razones isotópicas de moléculas que trazan en gas de estas regiones. En particular, los valores isotópicos del carbono y del nitrógeno (12C/13C y 14N/15N, respectivamente) nos dan información muy relevante acerca de las condiciones físicas (densidad, temperatura, estados evolutivo de los núcleos protoestelares) de las cunas moleculares de las estrellas masivas. En este TFM, la/el estudiante analizará datos de la emisión molecular del cúmulo protoestelar IRAS 05358+3543, obtenidos con el radiotelescopio de 30 metros del Instituto de Radio Astronomia Milimétrica (IRAM), situado en el Pico Veleta de Granada. Utilizando el software de análisis astrofísico GILDAS, la/el estudiante identificará las transiciones de distintas moléculas, y de sus isotopólogos, e realizará mapas de emisión molecular de toda la región. Se derivarán las abundancias moleculares de varias moléculas, y sus razones isotópicas (12C/13C and 14N/15N) en distintas regiones del cúmulo (donde residen varias protoestrellas y nucleos prestelares). La/el estudiante podrá comparar los resultados de este análisis con las predicciones de distintos modelos fisico-químicos de regiones de formación de estrellas masivas. | Raúl Blanco Furones |
| 17 | Envolturas y chorros moleculares en estrellas AGBs y (pre)Nebulosas Planetarias | C. Sanchez Contreras (CAB, CSIC/INTA). V. Bujarrabal (OAN), G. Quintana-Lacaci (IFF, CSIC) | Armando Gil de Paz (UCM) | Este TFM se centrara en el estudio de algunos de los objetos mas espectaculares, pero aun pobremente entendidos, del Universo: las Nebulosas Planetarias y sus antepasados mas inmediatos, las estrellas gigantes rojas (AGBs, del ingles "Asymptotic Giant Branch"). Durante las ultimas estapas de su evolucion como gigantes rojas, las estrellas de masa baja e intermedia (entre 1 y 8 masas solares) sufren intensas perdidas de masa que dan lugar a densas envolturas circunestelares (CSEs, "Circumstellar Envelopes"), muy ricas en polvo y moleculas de gran complejidad. En etapas posteriores, a medida que la estrella central aumenta su temperatura, estas envolturas se transforman en Nebulosas Planetarias (PNe, "Planetary Nebulae") con espectaculares morfologias no esfericas y rapidos vientos colimados (chorros) cuyo origen es aun pobremente entendido. La emision de lineas moleculares en estrellas AGB y post-AGBs, incluyendo PNe jovenes, es una potente herramienta de diagnostico de las propiedades fisicas y quimicas de sus CSEs. Existen varios metodos de analisis de la emision de lineas moleculares cuyo grado de complejidad varia. En este TFM se propone comparar los efectos sistematicos que existen en los resultados derivados usando tecnicas de analisis relativamente sencillas, como el llamado "diagrama de poblaciones", y tecnicas mas sofisticadas que incluyen calculos detallados de la excitacion molecular y transferencia radiativa. Los resultados de este TFM se aplicaran al estudio de lineas moleculares en CSEs alrededor de estrellas AGBs y post-AGBs observadas con el telescopio espacial Herschel y/o el interferometro ALMA (entre otros). Este TFM ofrece la posibilidad de adquirir experiencia en reduccion, visualizacion y analisis de datos espectroscopicos en el infrarrojo lejano y (sub)mm obtenidos con algunos de los observatorios mas punteros de los ultimos años. Se ha solicitado una beca JAE Intro del CAB de 700€ mensuales durante 5 meses asociada a este TFM. | Ramón Rodríguez Cardoso |
| 18 | Formación estelar secuencial y complejidad química en eventos de colisiones de nubes moleculares en el centro de la Galaxia | Víctor M. Rivilla Rodríguez (CAB) | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | La Zona Central Molecular de nuestra Galaxia, constituida por sus ~300 pc centrales, contiene el 80% del gas denso (>103 cm-3) galáctico, y alberga violentos eventos de formación estelar en los que se crean de forma masiva densos cúmulos de protoestrellas. Uno de los mecanismos fundamentales de formación estelar son colisiones de nubes moleculares, que producen además una química muy rica, gracias a la formación de moléculas complejas como, por ejemplo metanol (CH3OH) o etanol (C2H5OH), que acabará formando parte de los nuevos sistemas estelares. El centro de nuestra Galaxia supone un excelente laboratorio que nos permite estudiar con gran detalle y resolución espacial los procesos físicos y químicos que tienen lugar también en las nubes moleculares gigantes de otras galaxias. En este proyecto, la/el estudiante estudiará mapas a gran escala (108 arcmin2) de la region conocida como SgrB2, que alberga múltiples brotes de formación estelar. Los datos se han obtenido con el radiotelescopio de 30m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) situado en el Pico Veleta de Granada. La/el estudiante estudiará la morfología y la cinemática de las nubes moleculares de la región utilizando para ello varios trazadores moleculares (incluyendo moléculas complejas), con el objetivo de confirmar el escenario propuesto en la region: distintos episodios de formación estelar secuencial desencadenados por colisiones de nubes moleculares. | |
| 19 | Primer estudio extragaláctico de moléculas con fósforo | Víctor M. Rivilla Rodríguez (CAB) | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | El fósforo es uno de los elementos claves para la vida, ya que macro-moléculas con fósforo (como el ADN, el ATP, o los fosfolípidos) constituyen los pilares fundamentales de la biología de organismos vivos. Por esta relevancia, en los últimos años se han realizado numerosos estudios de moléculas simples con fósforo en el medio interestelar de las regiones de formación de estrellas en nuestra Galaxia, y en nuestro propio Sistema Solar, incluyendo la reciente detección de fosfina (PH3) en Venus. Estos trabajos han concluido que el fósforo está presente en el gas que forma nuevas estrellas y planetas en cantidades más abundantes de lo que se creía, y que las moléculas con fósforo se forman gracias a la presencia de choques producidos por la actividad estelar. Sin embargo, aún se desconoce qué molécula es la principal portadora de fósforo en la Galaxia, ni se han detectado moléculas con fósforo en otras galaxias. Para dar respuesta a ambas preguntas, este proyecto se centrará en el estudio de moléculas con fósforo en el medio interestelar de la Galaxia NGC 253, prototipo de galaxia starburst. La/el estudiante analizará datos pertenecientes al Large Program ALCHEMI (ALMA Comprehensive High-resolution Extragalactic Molecular Inventory) del interferómetro ALMA, situado en el desierto de Atacama. Este proyecto consiste en un survey espectral desde 84 GHz a 373 GHz, que contiene miles de lineas de emisión de un centenar de moléculas diferentes. La/el estudiante analizará los espectros de varias nubes moleculares gigantes del centro de la galaxia, en los cuales se espera que violentos procesos de formación estelar estén produciendo grandes cantidades de moléculas con fósforo. En particular, la/el estudiante identificará en el survey espectral las distintas transiciones rotacionales de varias moléculas con fósforo (PO, PN y PH3), realizará mapas de su emisión, y derivará parámetros físicos como la temperatura y las abundancias moleculares. Este trabajo proporcionará las primeras detecciones de moléculas con fósforo fuera de nuestra Galaxia, y permitirá conocer cual es la principal reserva de fósforo en las nubes moleculares gigantes de NGC 253. | |
| 20 | Estudio de las abundancias moleculares en estrellas post-AGBs | Rebeca Soria (OAN), Javier Alcolea (OAN) | Armando Gil de Paz (UCM) | En este trabajo de investigación vamos a estudiar un subgrupo de estrellas post-AGBs denominadas "fuentes de agua". Estos objetos se encuentran a medio camino entre la fase de AGB y la de Nebulosa Planetaria. Se caracterizan por una emisión molecular rica en oxígeno aunque con unas abundancias moleculares muy peculiares. La investigación combinará una parte práctica y una parte teórica. La parte práctica consistirá en calibrar datos de observaciones de líneas moleculares obtenidos con el telescopio espacial Herschel y el radiotelescopio de Pico de Veleta en una muestra de "fuentes de agua". Los resultados obtenidos se contrastarán con modelos teóricos de excitación molecular para las distintas especies detectadas, de donde estimaremos las abundancias moleculares. Posteriormente, compararemos nuestros resultados con las propiedades moleculares en otras fases evolutivas, en estrellas AGBs y en Nebulosas Planetarias. | |
| 21 | Efectos de proyeccion en la determinacion de gradientes de metalicidad en galaxias | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | Las abundancias químicas de las estrellas y del gas de las galaxias trazan la evolución de la formación estelar y su estudio tiene un enorme potencial para desentrañar los diferentes mecanismos que han forzado su evolución y que determinan sus características finales. Especialmente útil es la determinación de la distribución espacial de metales, los gradientes. Sin embargo, la medida de los gradientes puede estar afectada de efectos de proyección, dependiendo de la inclinación de las galaxias en el cielo. Esto es particularmente preocupante cuando diferentes componentes, como barras, anillos, bulbos, etc, se superponen a lo largo de la línea de visión. En este trabajo se propone explorar estos efectos de proyección usando para ello simulaciones numéricas de galaxias (galaxias virtuales) con diferentes tipos morfológicos y tamaños. En estas simulaciones se puede variar la inclinación de manera controlada, por lo que se podrá estudiar la variación de los gradientes con este parámetro y analizar bajo que condiciones los métodos empíricos usados en galaxias reales funcionan y bajo cuales no. | |
| 22 | Resolver la degeneración disco-halo en galaxias de disco | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | La descomposición de la curva de rotación de las galaxias según la contribución del disco y del halo de materia oscura sigue siendo incierta. En este trabajo se propone usar un nuevo método que implica la obtención de la dispersión vertical de velocidades usando nebulosas planetarias, que pueden ser resueltas en los datos de la colaboración PHANGS PHANGS (https://phangs.stsci.edu/). Estos datos son únicos en cuanto a resolución y número de galaxias. El estudiante medirá la dispersión de velocidades y usará las estimaciones de la relación M/L derivada para estudiar la contribución de estos dos componentes como función de otras propiedades de las galaxias. | |
| 23 | Data analysis of the Infrared Camera @EUSO-BALLOON (CNES) launched on August 24, 2014 | L. del Peral (UAH). M. D. Rodríguez-Frías (UAH) | Armando Gil de Paz (UCM) | 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/ Nota: el estudiante que haga el trabajo no necesitará desplazarse hasta la Universidad de Alcalá de Henares y será tutorizado desde la UCM. | |
| 24 | Un estudio del medio interestelar a alta resolución espectral | Jesús Maíz-Apellániz (CAB) | Nicolás Cardiel (UCM) | El proyecto LiLiMaRlin (http://adsabs.net/abs/2019hsax.conf..420M) ha recopilado varias decenas de miles de espectros ópticos e infrarrojos de alta resolución espectral de estrellas OB. En este TFM por un lado se rastrearán bases de datos públicas para añadir espectros adicionales a LiLiMaRlin y por otro lado se estudiará el medio interestelar interpuesto entre algunas estrellas OB y nosotros. Los espectros de alta resolución llevan la huella tanto de especies atómicas y moleculares como de bandas interestelares difusas (DIB), cuyo origen no está claro pero que parecen deberse a compuestos complejos de carbono. En este TFM se estudiará la intensidad y la cinemática de dichas líneas de absorción y se combinarán los resultados con datos de Gaia y otros sondeos fotométricos para estudiar las distintas fases del medio interestelar. Se valorará el conocimiento previo de IDL y/o Python. | |
| 25 | La multiplicidad espectroscópica de las estrellas masivas Galácticas | Jesús Maíz-Apellániz (CAB) | Nicolás Cardiel (UCM) | El proyecto LiLiMaRlin (http://adsabs.net/abs/2019hsax.conf..420M) ha recopilado varias decenas de miles de espectros ópticos e infrarrojos de alta resolución espectral de estrellas OB. En este TFM se usarán espectros de LiLiMaRlin para estudiar las órbitas espectroscópicas de varios sistemas estelares con estrellas masivas, incluidos algunos cuya multiplicidad era desconocida hasta la fecha. El objetivo final será el cálculo de las características de cada sistema. Para este TFM se necesita un conocimiento previo de IDL. | |
| 26 | Descubriendo estrellas OB con GALANTE | Jesús Maíz-Apellániz (CAB) | Nicolás Cardiel (UCM) | El proyecto GALANTE (http://adsabs.net/abs/2019MNRAS.486..966L) esta cartografiando la región cercana al plano Galáctico norte en siete filtros ópticos desde el observatorio de Javalambre en Teruel. El objetivo principal del proyecto es la búsqueda de estrellas OB extinguidas y el cálculo de sus propiedades de extinción. El director de este TFM es uno de los investigadores principales del proyecto, por lo que el estudiante tendrá accesos a datos que todavía no son públicos. El objetivo del TFM será analizar algunos campos selectos de los 1063 que constituyen el cartografiado con el fin de encontrar nuevas estrellas OB combinando datos de GALANTE, Gaia y 2MASS. Se valorará el conocimiento previo de IDL y/o Python. | |
| 27 | Simulación de imágenes profundas de JWST con sus instrumentos MIRI y NIRCam | Pablo G. Pérez-González (CAB) | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) |
Este TFM pretende utilizar tanto modelos de formación de galaxias como los datos de las exploraciones cosmológicas más profundas jamás hechas (con telescopios como Hubble, GTC o VLT) para simular las observaciones que serán tomadas por el James Webb Space Telescope (JWST) con instrumentos como MIRI y NIRCam. Este tipo de simulaciones son claves para planificar, ejecutar y analizar las observaciones profundas que se llevarán a cabo en los próximos 5 años y que nos darán información sobre las primeras galaxias formadas en el Universo, un proyecto en el que la comunidad española está activamente involucrada.
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| 28 | Nuevos mundos habitables: el experimento KOBE | Jorge Lillo-Box (CAB) | David Montes (UCM) | La vida, tal y como la conocemos, depende de la existencia de una serie de elementos (principalmente oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, carbono y fósforo) y de un medio en el que estos puedan combinarse. Hasta donde sabemos hoy y gracias al único ejemplo de vida que conocemos hasta la fecha, ese medio ha de ser el agua. Las propiedades de este líquido (su polaridad, tensión superficial, capacidad como disolvente, etc.) lo hacen un medio ideal para transportar, albergar y mantener la vida en la superficie de un planeta. Por ello, la búsqueda de vida fuera de nuestro sistema solar se ha centrado en la búsqueda de planetas en la llamada zona habitable, donde el agua, en la superficie de planetas rocosos, pueda estar en su fase líquida. El experimento KOBE (K-dwarfs Orbited By habitable Exoplanets) es un programa de legado del Observatorio de Calar Alto (175 noches concedidas) que utilizará el instrumento CARMENES para buscar planetas rocosos en la zona habitable de estrellas de tipo espectral K tardío (K4-M0). Estas estrellas son ideales para esta búsqueda puesto que su actividad estelar es muy baja y la zona habitable se encuentra en periodos entre 20-80 días. Sin embargo, las búsquedas planetarias se han centrado hasta ahora en estrellas de tipo solar (G) o más frías y de menor masa (tipo M), por lo que existe un desierto de planetas alrededor de estrellas de tipo K. KOBE llenará ese vacío en los próximos años. Este TFM se enmarca en el contexto del experimento KOBE, donde la/el alumna/o participará tanto en la preparación de las observaciones como en el análisis de los primero datos. | Olga Balsalobre Ruza |
| 29 | Hacia las primeras estrellas del Universo: Leo-P | Miriam García (CAB), Francisco Najarro (CAB) | Armando Gil de Paz (UCM) | Las simulaciones indican que las primeras estrellas del Universo, formadas de gas libre de metales, fueron probablemente muy masivas. Esta generación cero produciría un intenso campo de radiación ionizante que afectaría de manera determinante las propiedades del medio interestelar primigenio, y por tanto a la formación y evolución temprana de las primeras galaxias. Nuestro equipo busca y estudia estrellas masivas en galaxias cercanas con 1/7-1/30 Zsolar para construir un referente más realista del régimen de baja metalicidad (Garcia+ 2019) y a largo plazo reconstruir la física de las primeras estrellas. Junto con nuestros colaboradores, estamos liderando la exploración de la galaxia más pobre en metales del Grupo Local que alberga estrellas masivas: Leo-P. En este TFM proponemos reducir y analizar espectros de rendija larga en esta galaxia tomados con el espectrógrafo OSIRIS en el GTC. Estos datos confirmarán las estrellas masivas candidatas detectadas en una primera campaña de observación con VLT-MUSE (Evans+ 2019). Las observaciones están específicamente diseñadas para cubrir un rango espectral complementario que permita determinar los parámetros estelares, siendo la primera vez que se caracterizan estrellas masivas a 1/30 Zsolar y suponiendo un gran paso adelante hacia la física a Z=0. Si el tiempo lo permite el trabajo se publicará en una revista científica. Más información en https://auditore.cab.inta-csic.es/masivas-torrejon/ | Iris Bermejo Lozano |
| 30 | Las estrellas más masivas de la Vía Láctea estudiadas mediante espectroscopia infrarroja | Francisco Najarro (CAB), Miriam García (CAB) | Armando Gil de Paz (UCM) | Desde su nacimiento hasta su explosión como supernovas, las estrellas masivas juegan un papel fundamental en la dinámica, balance energético y enriquecimiento químico de las galaxias, en mayor medida según aumenta la masa estelar. La Vía Láctea cuenta con grandes cúmulos de estrellas masivas, muchos de ellos lo suficientemente masivos como para albergar los estadios más extremos de evolución estelar, y binarias tan masivas que podrían dar lugar a ondas gravitatorias. Sin embargo estos cúmulos se encuentran en la parte interna del disco, por lo que están sujetos a una alta extinción y son inaccesibles en los rangos ultravioleta y óptico. El rango infrarrojo (IR) penetra el disco de la Vía Láctea, y alcanza los cúmulos masivos. Los espectros infrarrojos de las estrellas masivas contienen diagnósticos muy potentes para caracterizar sus atmósferas y vientos estelares, identificar en qué fase evolutiva se encuentra, derivar temperatura y luminosidad, y evaluar el impacto de la estrella en el medio. Nuestro equipo cuenta con espectroscopia IR en las bandas J, H, y K diseñada para estudiar la población de estrellas masivas en los cúmulos Galácticos más prometedores. El estudiante se familiarizará con las técnicas de reducción de espectroscopia IR obtenida con instrumentación VLT y EMIR-GTC, contribuirá al análisis e interpretación de estos objetos, y ayudará a planificar el seguimiento con JWST. | Marco Flores Barrero |
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Búsqueda de subhalos de materia oscura en la banda de rayos gamma de alta energía mediante aprendizaje automático |
Daniel Nieto Castaño (UCM) | Daniel Nieto Castaño (UCM) | The distribution of dark matter in the Galaxy, according to state-of-the-art simulations, shows not only a smooth halo component but also a rich substructure where a hierarchy of dark matter subhalos of different masses is found. Assuming a scenario where the dark matter is composed of self-annihilating, weakly interacting massive particles with masses in the GeV range, dark matter subhalos may be visible in the gamma-ray sky. NASA's Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT), launched in 2008, has been surveying the high-energy gamma-ray sky since then, producing a wealth of scientific discoveries and detailed gamma-ray catalogs. A large fraction of sources within these catalogs are of uncertain nature and some of them might even be dark matter subhalos. In this project, the student will simulate a variety of dark-matter subhalo observations by the Fermi-LAT. Then (s)he will analyze the observations and create synthetic catalogs of subhalo sources. Later, (s)he will create synthetic catalogs of conventional sources based on the latest Fermi-LAT 8-year Source Catalog. Eventually, (s)he will train machine-learning classification algorithms with the synthetic catalogs and assess the performance of dark-matter subhalo detection by these algorithms. Recommended skills: Proficient in Shell and Python scripting, previous experience with satellite data analysis and/or machine learning will be a plus. | Juan Bernete Medrano |
| 32 | Accurate ages: a catalogue of eclipsing binary stars in clusters | David Barrado (CAB), María Morales-Calderón (CAB) | Elisa de Castro Rubio (UCM) | The fundamental goal of stellar evolution theory is to accurately predict the observables (radius, temperature, and luminosity) for a star of given mass, age, and metallicity. The evolutionary pathway of a star is governed primarily by its mass, which is accessible only through the study of gravitational interactions such as in binary or higher-order multiple-star systems. For eclipsing binaries (EBs), the ratio of the radii of the stars is attainable. EBs are particularly important objects if they are also detected as double-lined systems in spectra, as the individual masses and radii of both stars can be extracted from the combined light curves and radial velocity (RV) curves of the system. Radii can also be measured directly using interferometric techniques, but only for the brightest of nearby stars. When the inferred mass and radius values reach a precision of a few percent or less, they provide one of the strongest observational tests of stellar evolution theory available.In addition, should one or both of the components turnout to have a mass close to the cluster turn-off mass, it is possible to place a tight constraint on the age of the binary system and therefore the cluster. In this project we want to exploit the huge amount of data released in the last years by the monitoring space missions together with the available bibliography and the spectra from APOGEE to build a catalog of eclipsing binaries in a list of clusters of different ages. | |
| 33 | GATO, Gateway Small Automatic Telescope for Stellar Occultations by the Moon | José A. Caballero (CAB) | David Montes (UCM) | Stellar radii, one of the most important parameters of stars, are determined indirectly from luminosities and effective temperatures through the Stefan-Boltzmann law, measured indirectly via eclipsing binary analyses, or measured directly by expensive interferometry from the ground (and only for the stars with the largest angular diameters because of their closeness or large size) or by timing of occultations. During an occultation, a star is hidden by a Solar System body (the Moon, the planets and, more rarely, minor planets) that passes between it and the observer. However, occulted stars are only in a narrow strip on the sky: the ecliptic. One way to solve this problem is locating the observer on a highly elliptical Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO) at the L2 Earth-Moon Lagrangian point. In parallel, ESA has raised several calls for instrumentation onboard the Lunar Orbital Platform-Gateway, the planned lunar-orbit space station, which just has that NRHO orbit at L2. The student will help to develop a proposal submitted to the last ESA call for ideas, namely GATO (Gateway Small Automatic Telescope for Stellar Occultations by the Moon). He/she will study either the visibility of potentially occulted stars from the Gateway (students with astrophysical background) or the GATO opto-mechanical-electrical conceptual design (students with engineering background). | |
| 34 | Exploring the Physics of Dusty Star-forming Galaxies in the Early Universe with JWST | Álvaro Labiano (CAB), Luis Colina (CAB) | Jesús Gallego (UCM) | Dusty Star-forming Galaxies (DSFGs) in the early universe, (i.e. at redshfits above 4), are massive galaxies experiencing extreme episodes of star formation (above 1000 solar masses a year, equivalent to thousand times the star formation rate of the Milky Way) in very small volumes. Evolutionary scenarios connect DSFGs with very luminous quasars at similar redshifts, and with massive and already evolved/old galaxies. The candidate will work with the tutors (members of the high-z science Guaranteed Time team of MIRI, the mid-IR instrument for the James Webb Space Telescope, JWST) in developing detailed simulations of the expected MIRI/JWST integral field spectroscopic data. To this aim, the candidate will be using specific simulation tools as well as developing own scripts using Python, and ancillary data from astronomical databases (HST, Spitzer, etc) Knowledge of programming in Python, good commanding of english, and interest in spectroscopic techniques and high-redshift universe are required. | |
| 35 | Ambientes galácticos a gran escala de blázares con XMM-Newton | Nuria Álvarez Crespo (ESAC), Ignacio de la Calle Pérez (ESAC), Ivan Valtchanov (ESAC) | Jesús Gallego (UCM) | El modelo unificado explica que las propiedades observadas en los Núcleos Galácticos Activos dependen del ángulo que forman fuente y observador. De esta manera, los blázares son objetos en los cuales un “jet”, un chorro colimado de partículas aceleradas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, apunta directamente hacia nosotros, por lo que propiedades como la luminosidad y variabilidad se ven potenciadas por efecto relativista. No hay consenso en la literatura científica sobre los ambientes en los que residen estos objetos, siendo los resultados frecuentemente contradictorios. Este proyecto tiene como objetivo el estudio del ambiente a gran escala de estos blázares y la comparativa entre diferentes subtipos. Para ello buscamos emisión en rayos X asociada a un grupo o cúmulo de galaxias en el campo de visión todos los blázares observados hasta la fecha con el telescopio de rayos X XMM-Newton. Este análisis se complementa con con búsqueda de altas densidades de galaxias en el óptico usando técnicas de clustering con algoritmos de Machine Learning. | Alejandro Fernandez Centeno |
| 36 | Resolviendo los discos de las estrellas: interferometría de intensidad con los telescopios MAGIC | Juan Cortina Blanco (CIEMAT), Tarek Hassan Collados (CIEMAT) | Alberto Domínguez (UCM) | Los telescopios Cherenkov, como los dos MAGIC en el Roque de los Muchachos, se dedican a la observación del cielo en el rango de rayos gamma de muy alta energía. Pero además, gracias a sus espejos de 17 metros de diámetro y sus fotodetectores ultrarápidos (ns), son óptimos para hacer interferometría de intensidad en el rango óptico. Esta técnica permite transformar estos instrumentos en los telescopios con la mayor resolución angular existente en el rango óptico. Son capaces de alcanzar una resolución de centenares de microsegundos de arco, permitiendo estudiar el tamaño o la forma de las estrellas, discos de decreción/acreción y manchas o vientos estelares. Hemos realizado con éxito primeras detecciones de estrellas con MAGIC y tomaremos nuevos datos durante la temporada 2019/2020. El TFM se centraría en el análisis e interpretación científica de los datos. | Carlos Da Costa Cruz |
| 37 | Espectroscopía 2D de galaxias en interacción vistas por ELT-HARMONI | Javier Piqueras López (CAB), Miguel Pereira Santaella (CAB) | África Castillo Morales (UCM) | La llegada del ELT (Extremely Large Telescope), a finales de la presente década, será un punto de inflexión en nuestro conocimiento del Universo. Con su espejo primario de aproximadamente 40m de diámetro, y sus sistemas de óptica adaptativa, realizará aportaciones relevantes en prácticamente todos los campos de la astrofísica. HARMONI es un espectrógrafo óptico-infrarrojo de campo integral desarrollado por un consorcio europeo en el que participa el CAB, y será el espectrógrafo de primera luz del ELT, disponible tan pronto como el telescopio comience sus operaciones. Este proyecto de TFM se enmarca en los trabajos de preparación que lleva a cabo el equipo científico de HARMONI, para aprovechar al máximo las capacidades del instrumento una vez comiencen sus operaciones. El alumno trabajará junto con miembros del Grupo de Evolución y Formación de Galaxias del CAB en simular y analizar observaciones de HARMONI. Como punto de partida, se emplearán datos reales obtenidos con el instrumento VLT-MUSE, para simular galaxias en interacción a desplazamientos al rojo intermedios, que serán posteriormente analizados para extraer la emisión y cinemática del gas. El alumno, además de familiarizarse con datos de espectroscopía de campo integral tanto ópticos como infrarrojos, aprenderá las técnicas más habituales para el análisis de estas lineas de emisión y su cinemática. | |
| 38 | Pointing and tracking with a 39m-class telescope: how to keep your position when all about you are losing theirs | Javier Piqueras López (CAB), Fraser Clarke (Oxford) | Jesús Gallego (UCM) | HARMONI is the optical and near-infrared integral field spectrograph planned to be one of the first-light instruments of the Extremely Large Telescope (ELT). It is optimized to address a wide range of science programmes, taking advantage of its advance Adaptive Optics capabilities. It is designed to exploit the best image quality delivered by the ELT, which, with its 40m primary mirror, has a diffraction limit of only 8 miliarcseconds (~25 microns on the detector plane of HARMONI). One of the critical aspects of operating the instrument is to control and stabilize its pointing, to prevent any “blurring” during observations. For that purpose, a set of wavefront sensors within the instrument and the ELT itself, will constantly monitor different guiding sources. The goal of this project is to develop the pointing model of the instrument, simulating the guiding source observations, and characterizing the different effects (e.g. optical aberrations, thermal drifts, low-frequency vibrations…) that need to be taken into account to translate coordinates on the detector to positions on the sky. The student will become familiar with different disciplines involved in instrumental development for astrophysical observations, and help to develop a key piece of HARMONI control strategy, central to enabling ELT science for the next three decades. | Gonzalo José Carracedo Carballal |
| 39 | Detección y caracterización de emisores de H alpha en el cúmulo de galaxias Abell 2390 | Ana María Pérez García (CAB), Ricardo Pérez Martínez (ISDEFE for ESA) | África Castillo Morales (UCM) | Las galaxias pertenecientes a cúmulos están sometidas a una serie de procesos (interacciones galaxia-galaxia, galaxia-medio intracumular y galaxia-potencial gravitatorio) que las hacen evolucionar de manera distinta a las de campo. En general, los miembros del cúmulo presentan tipos morfológicos tempranos, escasa o nula formación estelar y una baja proporción de núcleos activos (AGNs). Sin embargo, esta transición está lejos de ser suave y a menudo se observan los efectos contrarios (aumentos de la actividad nuclear o de la tasa de formación estelar) en distintas zonas del espacio de fases propio de cúmulo. Observar y caracterizar estos incrementos, por ejemplo mediante la detección de emisiones en H alfa, permite determinar el origen de estos procesos y la prevalencia de unos sobre otros en distintas zonas del cúmulo. El trabajo consiste en detectar estos emisores H alfa en el cúmulo de galaxias Abell 2390 utilizando datos obtenidos por el grupo con la cámara OSIRIS en el telescopio GTC, y caracterizarlos con la ayuda de datos de archivo de otros observatorios tanto en tierra (CFHT, Subaru, etc) como en órbita (HST, Spitzer, Herschel etc). Durante el desarrollo del TFM se reducirán datos brutos, se aplicarán técnicas avanzadas de cruce de catálogos y utilizarán herramientas de producción de distribuciones espectrales de energía. El objetivo final será obtener la distribución de emisores H alfa en función de las propiedades de su entorno (densidad superficial, distancia cumulocéntrica, etc) e identificar las zonas de transición en el cúmulo. | |
| 40 | Massive molecular filaments as cradles of massive stars and star clusters | Izaskun Jimenez-Serra (CAB) | M. Ángeles Gómez Flechoso (UCM) | Although massive stars (with masses ≥8 M⊙) and star clusters play a key role in the evolution of galaxies, their formation is still poorly understood. Crucial information, however, can be obtained from the study of Infrared Dark Clouds (IRDCs). IRDCs are cold, dense and massive molecular structures believed to be the cradles of massive stars and star clusters. Theoretical models and simulations have suggested that star formation can be ignited efficiently within IRDCs as a consequence of dynamical processes that compress the molecular gas and that induce gravitational collapse. In this scenario, IRDCs could form in collisions between Giant Molecular Clouds (GMCs; the largest molecular structures in the Milky Way), where the collisions would naturally take place along the orbital motion of these giant molecular structures in the shearing Galactic disk. In this project, we will look for signatures of such collisions in one IRDC, by studying the kinematics of the line profiles of several molecules such as CO and N2H+. These molecules trace both the dense gas in IRDCs and their lower-density environment. For this study, we will use large-scale maps obtained with the IRAM 30m radio telescope and the Molecular Line Gaussian Decomposition tool SCOUSEpy (http://ascl.net/2003.004; Henshaw et al. 2016, 2020; J. Henshaw is a collaborator in this project). These observations will help us to determine the role of dynamical interactions and GMC-GMC collisions in IRDCs as triggers of massive star and star cluster formation. | Roberto Ángel Nieto Piñero |
| 41 | Analysis of the ultra-luminous X-ray source NGC 7793 P9 | F. Fuerst (ESAC) | Elisa de Castro Rubio (UCM) | Ultra-luminous X-ray sources (ULXs) are some of the brightest accreting compact objects we know. They accrete above their Eddington-limit, which is where the gravitational pull of the compact object on the surrounding matter is balanced by radiation pressure. They are ideal laboratories to study the extremes of accretion physics and hold key information about the growth of black holes, stellar evolution, and are potential progenitors to gravitational wave sources. In particular, interesting are the ultra-luminous X-ray pulsars (ULXPs), which are powered by an accreting neutron stars and show coherent pulsations. The pulsations allow us to measure the orbital parameters in detail and investigate the influence the strong magnetic field has on the accretion flow. In this project, you will study a serendipitously observed ULX called NGC 7793 P9. Only little is currently known about this source, but a wealth of data from XMM-Newton, NuSTAR, and Swift is available, thanks to detailed monitoring of a famous ULXP in the same galaxy, NGC 7793 P13. The goal of this project is to learn more about the long-term behavior of P9 and to investigate the nature of the compact object (either a black hole or a neutron star). For this project, some background knowledge in astrophysics and statistics is required. In addition, basic programming experience in, e.g., Python would be useful. Experience with astrophysical data analysis and software like Xspec or ISIS would be a plus. | Alba Rodríguez Castellano |
| 42 | Studying absorption variability in high-mass X-ray binaries | F. Fuerst (ESAC), P. Kretschmar (ESAC) | Elisa de Castro Rubio (UCM) | High-mass X-ray Binaries are binary systems in which a compact object (a neutron star or a black hole) accretes material from its companion star and becomes very bright in X-rays. The accreted matter originates from the stellar wind of the companion, i.e., from the amount of mass driven away from the stellar photosphere by UV radiation. This stellar wind is not smooth but structured, in the sense that there are dense clumps interspersed with thin plasma. These clumps not only drive observable X-ray variability, but can also absorb some of the X-rays when they pass through our line-of-sight. Studying this absorption variability gives us a good idea about the structure of the stellar wind, which is needed to infer the evolution and age of the system. Detailed studies of absorption variability are only possible with dedicated observations with big X-ray telescopes. However, time on these telescopes is very limited. In this project, we want to instead focus on using data from all-sky monitors, that almost continuously observe the sources of interest. However, their sensitivity and spectral resolution is limited. In this project, you will investigate how and how well we can infer the absorption variability using those monitoring data, by comparing it to the few available dedicated observations. Finding a good way to infer absorption from those data would provide an important step forward in understanding wind structure and mass loss in binary systems. For this project, some background in astrophysics and atomic physics, as well as some computing and programming knowledge is required, for example with Python or IDL. Some experience with Bayesian inference and basic Machine Learning tools is a plus. | Luis Abalo Rodríguez |
| 43 | Optical validation of the ComPRASS galaxy cluster catalogue | Paula Tarrío (OAN) | Nicolás Cardiel (UCM) | The ComPRASS catalogue is an all-sky catalogue of galaxy clusters obtained from joint X-ray-SZ detections using observations from the Planck satellite and the ROSAT all-sky survey (RASS). The catalogue contains 2323 objects, most of them being already known clusters. However, 514 objects are completely new detections that need to be confirmed. The goal of this project is to work on the validation of part of these new detections. The student will use photometric information from the Pan-STARRS telescope to estimate the redshifts of the galaxies located close to the position of the cluster candidates. This information will then be used to detect overdensities of galaxies at a given redshift in the analysed region, and therefore, confirm the existence of a real galaxy cluster. To support this work, additional information from X-ray (XMM-Newton, SWIFT, Chandra) or infrared (WISE) satellites may be used when available. Since the expected purity of ComPRASS is at least 84.5%, more than 200 clusters are expected to be found in the analysed region. | |
| 44 | Redshift estimation from Pan-STARRS and WISE photometry | Paula Tarrío (OAN) | Nicolás Cardiel (UCM) | In the last two decades large photometric surveys, like SDSS, Pan-STARRS or DES, have been developed to detect and measure some of the properties of millions of galaxies in the sky. To maximise the scientific exploitation of these surveys it is essential to robustly estimate the redshift of the detected galaxies from photometric data. One way of doing this is to employ a supervised machine learning algorithm to estimate the unknown redshift of a galaxy from broadband photometry. Supervised algorithms require a (large) set of reliable spectroscopic redshifts that are used to learn how redshifts correlate with colours. We have recently developed a redshift estimation method for the Pan-STARRS survey, which estimates the redshift of a galaxy from the optical g, r, i, z and y bands. The addition of infrared information would allow us to better estimate the redshift of high-redshift galaxies. The goal of this project is to include photometric information from the all-sky infrared WISE satellite into the existing Pan-STARRS-based redshift estimation method. The student will also analyse under which conditions the inclusion of this information changes the performance of the redshift estimation method. | |
| 45 | Characterizing dense gas emission in the center of NGC3627 | María Jesús Jiménez Donaire (OAN) | Patricia Sánchez-Blázquez (UCM) | Stars are observed to form in the densest parts of local clouds. Thus, estimating gas density across galaxies is crucial in order to test predictions from star formation theories. The HCN(1-0) and HCO+(1-0) transitions have proven key to extragalactic studies of cold, dense gas, directly linked to star formation. The emission coming from these dense gas tracers is however found to be optically thick, and therefore can be excited at lower densities. This has a clear impact on line ratios tracing dense gas fractions, and the efficiency of star formation, as any changes in the measured line ratios (e.g., HCN-to-CO) could potentially arise as a consequence of optical depth variations, rather than density variations in the ISM. Our new ALMA Band 3 data simultaneously measures the emission coming from dense gas tracers, HCN and HCO+, and their isotopologues, H13CN and H13CO+, in the center, bar, and off-nuclear star forming regions of the nearby galaxy NGC 3627. NGC 3627 is a barred spiral with inner structures that resemble those in the Milky Way. The key goals for the student will be to: (1) Explore and analyze the new ALMA data, learning the basics of interferometry. The student will also get familiar with handling data cubes and producing moment maps of each transition. (2) Analyze the dense gas emission and derive for the first time reliable HCN/H13CN and HCO+/H13CO+ intensity ratios in the galaxy center, southern bar edge and along the bar, to determine the dense gas optical depths. (3) Compare the results to our previous observations and calibrate how these line ratios (HCN/H13CN and HCO+/H13CO+) change as a function of the dense gas fraction HCN/CO in different environments. (4) Derive column densities and dense gas masses in a normal, star-forming galaxy center in the outer in the disk, using RADEX. The mass of dense molecular gas will be key to understand the star formation efficiency of the gas. | |
| 46 | Caracterización detallada de estrellas de tipo solar (FGK) que albergan sistemas planetarios | Hugo M. Tabernero (Universidade do Porto), David Montes (UCM) | David Montes (UCM) | El objetivo de este trabajo es el cálculo de la masa y el radio de estrellas de tipo solar (tipos espectrales FGK) con planetas orbitando entorno a ellas detectados por el método de la velocidad radial y alguna de ellas también por tránsitos. Para estas estrellas se calculará su magnitud bolométrica y su temperatura efectiva lo que permitirá obtener un radio estelar. El alumno se familiarizará con el uso de la base de datos de NASA (https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/), de la herramienta del observatorio virtual VOSA (Virtual Observatory SED analyser) y del programa para cálculo de parámetros StePar. Estas herramientas permitirán al alumno el cálculo de la temperatura efectiva y radio de estas estrellas. Más adelante, el alumno realizará el cálculo de las masas mediante calibraciones masa-radio bien establecidas en la literatura. La muestra a analizar se obtendrá de los cartografiados de estrellas de tipo solar que ha ido llevando a cabo el grupo de Estrellas frías de la UCM con el espectrógrafo de alta resolución HERMES (R =85,000) en el Telescopio Mercator situado en la isla de La Palma. Para los sistemas planetarios que además tienen tránsitos se dispone de información adicional con la que contrastar estos parámetros. | Jorge Garrido Gutiérrez |
| 47 | Análisis de curvas de luz de TESS: periodos de rotación y fulguraciones de las estrellas M de CARMENES | José A. Caballero (CAB), David Montes (UCM) | David Montes (UCM) | En este trabajo se utilizarán la curvas de luz de la misión TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) disponibles para estrellas M de la muestra de CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exoearths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs). La precisión y frecuencia temporal que tienen estas curvas permite identificar ademas de posibles tránsitos exoplanetarios, determinar periodos de rotación y detectar variaciones temporales intensas y cortas como las fulguraciones. Este estudio permitirá caracterizar la actividad de las estrellas M y realizar estudios comparativos entre las estrellas de la nuestra pudiendo estudiar la frecuencia de fulguraciones y su dependencia con otros parámetros estelares. Todo ello será de gran utilidad para entender mejor el fenómeno de la actividad cromosférica de estas estrellas y su influencia en la búsqueda de exoplanetas por velocidades radiales que se esta realizando con CARMENES. | Sebastián López Skrzypinski |
| 48 | Mejorando los parámetros de planetas transitantes alrededor de enanas M cercanas con masa conocida | David Montes (UCM), José A. Caballero (CAB) | David Montes (UCM) | En este trabajo se estudiará las estrellas M cercanas con exoplanetas transitantes ya descubiertos a las que además se ha podido determinar su masa por el método de la velocidad radial o por la variación de tiempo de tránsitos (https://carmenes.caha.es/ext/science/tmp.html). Para caracterizar lo mejor posible estos exoplanetas se utilizarán todos los datos disponibles hasta la fecha: se combinará la información proporcionada por series temporales de velocidad radial disponibles de espectrógrafos de alta resolución (CARMENES, HARPS(-N), HIRES, MAROON-X...) y series temporales fotométricas (tránsitos) disponibles de misiones espaciales (Kepler, K2 y principalmente TESS) y exploraciones desde Tierra (HAT-Net, KELT, WASP, TRAPPIST). Se realizarán ajustes conjuntos de las curvas de velocidad radial y de luz utilizando paquetes de software disponibles en la actualidad como Exo-Striker. Los resultados de este análisis combinado con la información detallada de la estrella anfitriona permitirá profundizar en el estudio de la relaciones masa-radio tanto de las estrellas como sus exoplanetas. | Samuel Góngora García |
| 49 | La relación Litio-edad: cúmulos estelares abiertos con información espectroscópica (Gaia-ESO survey DR6), astrométrica y fotométrica (Gaia-DR3) | David Montes (UCM) | David Montes (UCM) | El objetivo del trabajo es comprender mejor la dependencia de la abundancia del Litio con la edad. Para ello se analizarán varios cúmulos estelares abiertos con diferentes edades con los datos espectroscopios disponibles de GES (Gaia-ESO survey) en su última liberación de datos (DR6) entre los que se encuentra la abundancia de Litio, temperatura efectiva y velocidad radial para estrellas de tipos FGKM. Por otro lado para confirmar que estas estrellas son miembros reales del cúmulo se utilizara la información astrométrica (movimientos propios y distancia) y fotométrica que proporcionan los datos mas recientes de la misión Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophisics) DR2 (y EDR3 disponible a partir de diciembre 2020). Con la información adicional que se dispone de estas estrellas sobre rotación y actividad cromosferica será posible estudiar como la dispersion observada en la relación Litio-edad depende de estos parámetros. | Raquel Murillo Ojeda |
| 50 | Comparacion de tecnicas de analisis de la emision molecular en envolturas circumestelares | C. Sanchez Contreras (CAB, CSIC/INTA). V. Bujarrabal (OAN), G. Quintana-Lacaci (IFF, CSIC) | Armando Gil de Paz (UCM) | Comparacion de tecnicas de analisis de la emision molecular en envolturas circumestelares | Álvaro Casado Rodríguez |
| 51 | Modelado de cascadas atmosféricas de rayos cósmicos | Fernando Arqueros Martínez (UCM, Jaime Rosado Vélez (UCM) | Fernando Arqueros Martínez (UCM, Jaime Rosado Vélez (UCM) | El estudiante trabajará con un paquete de herramientas en Python, recientemente creado por los supervisores, para el modelado de cascadas atmosféricas de rayos cósmicos de muy alta energía y el cálculo de su producción de radiación Cherenkov y de fluorescencia. Entre otros objetivos, se implementarán nuevos módulos y funciones en el código para extender las capacidades de esta herramienta, por ejemplo para el modelado de cascadas atmosféricas inducidas por neutrinos cósmicos que interaccionan por debajo de la superficie de la Tierra. | Leire Salamero Lorea |
A continuación se muestra la lista de TFMs de años anteriores que se completarán a lo largo de este curso:
| Título | Supervisores | Asignado |
| Study of halo-galaxy mass distribution function under Warm Dark Matter Cosmology | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | Arranz Sanz, Santiago |
| Incremento secular de la unidad astronómica | José A. Ruiz Cembranos (UCM) | de Castro Caballero, Carmelo |
| Contribution to the extragalactic background light from Active Galactic Nuclei at z<3 | Alberto Domínguez (UCM), Pablo G. Pérez-González (CAB) | Olid Checa, María Dolores |
| Propiedades del gas Circumgaláctico y su relación con la evolución galáctica usando la simulación GARROTXA_RAMSES | Santi Roca-Fàbrega (UCM) | Paredes Montalván, Felipe Andrés |
| FLASHES: Flexible Alert System for High Energy Sources |
Peter Kretschmar, Celia Sanchez (ESAC) | Cifuentes Santos, Alejo |
| Estudio de las curvas de luz de TESS de estrellas M de la muestra de CARMENES | David Montes (UCM) | López Skrzypinski, Sebastián |