RECA Internship Program

Sobre el programa

El RECA Internship program en Astrofísica es un programa de formación en investigación científica en Astronomía, Astrofísica y Cosmología dirigido a estudiantes de instituciones colombianas. Durante un periodo de aproximadamente 10 semanas, los estudiantes desarrollarán un proyecto de investigación supervisado por científicos dentro y fuera del país. De esta manera, pretendemos fomentar en el estudiante las capacidades necesarias para realizar investigación científica, contribuir con su formación académica y mejorar su currículum en aras de fortalecer aplicaciones a programas de posgrado en astronomía y áreas afines a nivel global.

El programa sera virtual entre los meses de Mayo y Agosto del 2021.

Fecha limite para postularse Abril 30. Formulario de postulación.

Los objetivos de este programa son:

• Fomentar la investigación científica de estudiantes en formación en las áreas de Astronomía, Astrofísica y Cosmología.
• Crear redes de colaboración entre los estudiantes e investigadores nacionales e internacionales.
• Fortalecer las aptitudes de los estudiantes para competir en convocatorias de posgrado.
• Fortalecer la colaboración interinstitucional entre miembros de la comunidad astronómica en Colombia y fuera del país.
• Maxímizar el alcance de oportunidades de investigación a todo el territorio colombiano.

Cronograma 2021

El período propuesto para la primera edición de este programa de pasantías es el verano boreal de 2021. Las fechas son flexibles de común acuerdo entre el supervisor y el estudiante, pero la investigación tiene como objetivo ser completada en un rango de aproximadamente 10 semanas. Por lo tanto se espera dedicación completa a la investigación por parte del estudiante durante ese periodo.

Presentación de resultados

Se espera que el estudiante presente los resultados de la investigación en al menos uno de estos eventos:

• Eventos nacionales (e.g. COCOA) o internacionales.
• Grupo de investigación de la institución a la cual pertenece el/la supervisor/a
• Seminarios de Universidades Colombianas.

Disponibilidad de horas de observación

Además de adquirir experiencia investigativa con sus supervisores, los estudiantes seleccionados podrán tener la oportunidad de planear y hacer observaciones remotas con el telescopio de un metro de La Silla del Observatorio Europeo Austral (ESO), ubicado en el desierto de Atacama, Chile. Para esto los estudiantes recibirán el entrenamiento requerido para observar uno o varios objetos de interés para los participantes en el programa de internship durante algunas noches. El tiempo total de telescopio será determinado en común acuerdo con el Dr. Germán Chaparro (UdeA) quien muy amablemente ha garantizado el acceso a tiempo de telescopio para los estudiantes del RECA Summer Internship Program a través del convenio TUCAN-1 (Telescopio Universidad Católica del Norte y Universidad de Antioquia 1-m).

Contacto:

Preguntas sobre el programa pueden ser dirigidas al coordinador del programa Dr. Luis Henry Quiroga a: lquiroga@nrao.edu.

Solicitud de participación de estudiantes para el 2021:

La convocatoria para participar en el internship del 2021 esta abierta hasta el 30 de abril. Para este año tendremos 12 proyectos de investigación por lo que se aceptaran 12 estudiantes. La selecion de estudiantes se basara en una carta de motivación, CV, notas, además de los requisitos descritros abajo. Para hacer parte del programa porfavor llenar este formulario de postulación.

Requisitos:

• Estar en los últimos dos años del pregrado o licenciatura en física, astronomía o áreas afines.
• Si la o el estudiante ya terminó el pregrado y no ha empezado una maestría es elegible para aplicar.
• La o el estudiante debe residir en Colombia.
• Tener disponibilidad de tiempo para realizar el proyecto de investigación durante los meses de Mayo y Agosto.

Proyectos de investigación 2021:

1. Probando la física fundamental de los agujeros negros primordiales como materia oscura, a la luz los conjuntos de datos cosmológicos más recientes

Supervisor: PhD(c) Alexander Bonilla Rivera (Universidade Federal de Juiz de Fora)

La evaporación de los agujeros negros primordiales (PBH) se considera actualmente un mecanismo muy eficiente, que eventualmente podría generar toda la densidad de la reliquia materia oscura (DM) observada. En este proyecto investigaremos el impacto de la evaporación de PBH, vía radiación Hawking, en la producción de partículas del modelo estándar (SM) y el sector oscuro (DS), específicamente de DM y fotones oscuros (DPho), a través de los datos cosmológicos disponibles más recientes como: BA0, CMB, SN, CC, GW, etc. El objetivo principal es que el estudiante adquiera ciertas habilidades teóricas, computacionales y estadísticas a través de la manipulación de datos observacionales, lo que conduce a la restricción de parámetros físicos relevantes para la cosmología y su interpretación a la luz de las diversas tensiones conocidas como H0 y S8, pero también de la redacción de textos especializados de divulgación científica.

2. Velocidades radiales y abundancias químicas en cúmulos abiertos galácticos

Supervisor Dr. Ricardo Carrera (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova)

Los cúmulos abiertos son grupos de entre unos poco cientos a unas decenas de miles de estrellas ligadas gravitacionalmente localizadas en el disco Galáctico. Todas las estrellas de un cúmulo abierto dado comparten las mismas propiedades en términos de cinemática y composición química. La población de cúmulos abiertos muestra amplios rangos de masas, luminosidades, características estructurales y edades. Por todos estas razones, los cúmulos abiertos se han usado para investigar una amplia variedad de fenómenos astrofísicos. Además, los cúmulos abiertos han sido fundamentales en el estudio de la evolución del disco Galáctico dado su amplio rango de edades y el hecho de que están distribuidos por todo el disco Galáctico.

En este proyecto proponemos utilizar el instrumento FIDEOS instalado en telescopio de 1-m de la ESO en el Observatorio de la Silla (Chile) para determinar velocidades radiales y abundancias químicas en estrellas de cúmulos abiertos del hemisferio Sur. Las diferentes liberaciones de datos de Gaia están permitiendo determinar con mayor precisión la membresía en cúmulos abiertos y también descubrir otros nuevos. El objetivo es complementar las observaciones de Gaia con espectros de alta resolución que permiten determinar velocidades radiales con precisiones del orden de 100 m/s y abundancias para más de 20 especies químicas producidas a través de las diferentes cadenas de nucleosíntesis. De esto de los más de 3000 cúmulos abiertos conocidos en la galaxia este tipo de análisis solo se ha realizado para menos del 10% del total. En el caso de que no se puedan acceder a los datos de FIDEOS, usaremos datos públicos de Gaia y de los diferentes cartografiados espectroscópicos complementarios, p.e. APOGEE, GES, etc, para este propósito. El estudiante adquirirá experiencia en el análisis de datos espectrocópicos así como en el manejo de grandes bases de datos, “big data” y técnicas estadísticas de aprendizaje automático, “machine learning”.

3. La época de Reionización vista con Illustris TNG

Supervisora: Dra. Luz Ángela García (Universidad ECCI)

Diferentes simulaciones de alta resolución han mostrado que la presencia de materia bariónica en las configuraciones no sólo genera formación estelar (y posteriormente generación de agujeros negros) en los pozos de potencial gravitacional establecidos por la materia oscura, sino que además produce efectos significativos de feedback que contribuyen a cambiar el ambiente donde se encuentra el gas. Estos efectos no han sido estudiados a z>6 dado que contamos con muy pocas observaciones de galaxias cuando la época de Reionización se está presentando: cuando se forma la estructura, se libera radiación ionizante que no nos permite capturar luz de este proceso con nuestros telescopios. Sin embargo, las simulaciones numéricas entran al rescate, y nos permite inferir detalles de esta etapa del Universo y predecir futuras observaciones que realizarán telescopios como JWST, VLT o LSST.

Usaremos simulaciones y el pipeline de Illustris TNG para entender cómo se da la formación estelar, y los efectos tempranos de feedback durante la Reionización (z > 6) en configuraciones con materia bariónica + materia oscura.

4. Caracterización de la evolución del enrojecimiento en las supernovas tipo Ia

Supervisores: Dr. Santiago Gonzalez-Gaitán (CENTRA, Portugal), Dra. Claudia P. Gutiérrez (UTU, Finland)

Las supernova tipo Ia (SNs Ia) son utilizadas como patrones lumínicos para medir distancias en cosmología. Sin embargo, una de las principales incógnitas que afectan esta medición es la extinción debido al polvo en la línea de visión. El origen de este polvo puede ser de carácter interestelar, en cuyo caso es constante en el tiempo, o puede venir del sistema de estrellas progenitor antes de la explosión, en cuyo caso podría variar con el tiempo. Con el fin de investigar más este problema, usaremos las curvas de luz de las SNs Ia disponibles en la literatura, tanto en óptico como infrarrojo, para analizar la posible evolución del enrojecimiento en diferentes fases de las curvas de luz. Para ello, utilizaremos una muestra de más de 50 SNs Ia con buena cobertura fotométrica y el paquete de python SN(oo)py (herramienta para estudiar las SNs) para obtener el enrojecimiento en diferentes fases de la evolución de la supernova. Los resultados serán muy importantes tanto para la comprensión física de estos eventos, como para fines cosmológicos.

5. Caracterización de los progenitores y explosión de las supernovas ricas en hidrógeno

Supervisores: Dra. Claudia P. Gutiérrez (UTU, Finland), Dr. Santiago Gonzalez-Gaitán (CENTRA, Portugal)

Las supernovas ricas en hidrógeno (SNs II) constituyen la muerte más frecuente de las estrellas masivas. A pesar de ser tan estudiadas, la importancia de ciertos parámetros de su estrella progenitora y las características de su explosión permanecen aún bastante desconocidos. La transición entre las fases ópticamente gruesa y ópticamente delgada de las SNs II (~80-120 días desde la explosión) sigue siendo inexplorada y puede revelarnos información importante al respecto. Proponemos estudiar más esta fase y cómo estos parámetros físicos alteran la forma de las curvas de luz en estas SNs, usando más de 20 SNs II con buena cobertura fotométrica en diferentes longitudes de onda ópticas. Adicionalmente, analizaremos de manera análoga la misma fase de transición en varios modelos teóricos con diferentes propiedades físicas y del progenitor, como la contribución del níquel radioactivo (y la mezcla de este durante la explosión). Todos los datos están disponibles para el análisis. Los resultados de este proyecto proveerán una mejor comprensión de la explosión y la composición de las estrellas progenitoras de las SNs II.

6. El color de las galaxias

Supervisor: Dr. Ignacio Trujillo (Instituto de Astrofisica de Canarias)

Cuando miramos las imágenes astronómicas en los medios de comunicación a menudo vemos espectaculares fotos de galaxias en color. Pero, ¿cómo se construyen estas imágenes? ¿En qué se basan? ¿Son realmente así como se ven las galaxias? En este pequeño trabajo de verano pretendemos que el estudiante se familiarice con la creación de imágenes astronómicas a color y entienda cómo se hacen este tipo fotografías trabajando con datos reales tomados de forma científica. El estudiante creará imágenes a color de galaxias utilizando datos de archivo de diferentes telescopios y su trabajo consistirá en encontrar el mejor conjunto de parámetros para representar la versión más informativa para cada cartografiado. El estudiante trabajará dentro de un equipo de primer nivel de astrónomos internacionales con gran experiencia en el campo de imágenes astronómicas profundas que le ayudaran en cada uno de los pasos necesarios para llevar a cabo su trabajo.

Página web del proyecto: http://research.iac.es/proyecto/stripe82/

7. Descargas electricas dentro de tormentas de polvo Marcianas.

Supervisor: Dr. Leonardos Gkouvelis (NASA Αmes research center)

El modelo “NASA Ames Mars General Circulation Model (NASA-MGCM)” es un modelo 3D de la atmósfera de Marte. Tormentas de polvo suceden frecuentemente provenientes del desierto frío de Marte, en ocasiones pueden ocurrir en todo el planeta. En este proyecto vamos a usar simulaciones de varias tormentas de polvo en diferentes escenarios y vamos a calcular la probabilidad de generar campos eléctricos, descargas eléctricas y evaluar los peligros que estas puedan tener en la exploración humana en el planeta.

8. Cúmulos abiertos en la línea de visión del extremo lejano de la barra galáctica

Supervisora: Dra. Karla Peña Ramírez (Universidad de Antofagasta)

Los cúmulos abiertos son reliquias de los procesos de formación (sub)estelar. Su ubicación, edad, masa total, estado dinámico, metalicidad, entre otros, nos ayudan a comprender las diferentes etapas que viven las estrellas y las fuentes de baja masa, ya sea como fuentes individuales o como miembros de un conglomerado mayor. También nos ayudan a mapear nuestra galaxia como trazadores de sus componentes. En este proyecto, el estudiante tendría acceso a un catálogo multidimensional de fuentes ubicadas en la línea de visión del extremo lejano de la barra galáctica. El catálogo ha sido exitosamente analizado con técnicas de machine learning no supervisado ajustadas para encontrar cúmulos abiertos a distancias del orden de kiloparsecs. La tarea principal del estudiante sería realizar un barrido del conjunto de datos en el espacio de parámetros, en posición, colores infrarrojos, y movimientos propios, para identificar cúmulos abiertos cercanos con una población de baja masa no revelada por estudios ópticos.

“Particionado basado en sobredensidades en el área de interés. Se reporta el nombre y la ubicación espacial de los cúmulos reportados en el área sobre una imagen compuesta JHK del relevamiento VVV. Figura modificada de la tesis de Maestría de Jorge Anaís.”

9. Cosmología - Distribución de materia en el universo

Supervisor: Dr. José Gaite Cuesta (Universidad Politécnica de Madrid)

Empleo métodos de geometría fractal para describir la estructura cósmica y su origen. He evaluado los resultados de las simulaciones gravitatorias de N-cuerpos y las observaciones de la distribución de galaxias realizadas por Sloan Digital Sky Survey. Un problema pendiente es analizar las variaciones con la escala de las fluctuaciones de materia y de su velocidad.

10. Líneas de emisión y morfología de galaxias simuladas en EAGLE

Supervisor: PhD(c) Andres Felipe Ramos Padilla (University of Groningen / SRON)

EAGLE es una simulación que pretende analizar la evolución y formación de galaxias en el Universo. Además es una de las simulaciones más usadas y más exitosas para estimar parámetros físicos cercanos a las observaciones realizadas a través de distintos telescopios, tanto terrestres como espaciales. El gas presente en esta simulación puede ser estudiado para comprender cómo evoluciona el medio interestelar de las galaxias a través de líneas de emisión. Analizar estas líneas de emisión permite conocer las condiciones físicas del gas, como la temperatura y la densidad, en esta galaxias. Por esta razón, hemos desarrollado un modelo teórico para estimar las luminosidades de líneas de emisión en el infrarrojo en galaxias que han sido simuladas en EAGLE. En trabajos recientes, se ha encontrado una relación causal entre las morfologías de las galaxias y la de los halos de materia oscura que las albergan. Sin embargo, la relación del medio interestelar a través de las líneas de emisión y la morfología de estas galaxias no es clara.

Usaremos la base de datos de EAGLE para comprender si las luminosidades de las líneas de emisión tienen relación alguna con las estimaciones cinemáticas y morfológicas en EAGLE. Verificaremos qué componentes del medio interestelar están relacionados con los distintos tipos de galaxias que puedan generar las simulaciones. El uso de herramientas de aprendizaje automático (machine learning) puede ser una posibilidad para este estudio.

11. Identificación y caracterización de Wolf-Rayet (WR) en Galaxias HII

Supervisor: Dr. David Fernandez Arenas (Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica)

Las galaxias HII (GHIIs) son sistemas ricos en gas, con propiedades observables dominadas por cúmulos estelares masivos y jóvenes, con un espectro óptico dominado por líneas de emisión con características idénticas a las regiones HII encontradas en galaxias irregulares y espirales. (e.g. Melnick Terlevich & Eggleton 1985, Terlevich et. al. 1981, Melnick et. al. 1988, Chávez et. al. 2014, Fernández et. al. 2018.). Estas galaxias están caracterizadas por ser sistemas con bajas metalicidades, y podrían ser consideradas como análogos de las galaxias formadas en el Universo temprano.

Por otra parte, se ha encontrado en algunos espectros de HIIGs características de Wolf-Rayet (WR) (la última etapa observable durante la evolución de estrellas masivas antes de la formación de estrellas de neutrones o agujeros negros), principalmente una emision ancha centrada alrededor de ~4680Å y ~5800Å, conocidos en ingles como el blue and red bump, respectivamente. La importancia de la detección y caracterización del número, el tipo y la distribución de estrellas W-R, es un componente clave en el contexto de la evolución de galaxias, ya que con estas propiedades es posible colocar restricciones sobre la edad de los brotes de formación estelar y las galaxias cercanas (<5Mpc) son particularmente relevantes en este contexto ya que llenan el vacío entre los estudios en el Grupo Local, donde las estrellas individuales pueden ser resueltas, y las galaxias en el Volumen Local. En particular el estudio de observaciones de WR en galaxias HII, representa un contexto único, ya que los modelos de evolución estelar sin rotación no logran reproducir el contenido de WR en entornos de baja metalicidad (ver Brinchmann, Kunth & Durret 2008, y referencias en él) y por lo tanto más datos son necesarios para mejorar las restricciones en los modelos y mejorar nuestro entendimiento sobre la formación estelar masiva.

12. Identificación de objetos de rayos-x mediante la resolución de fuentes infrarrojas:

Supervisor: Dr. José Joaquín Rodes Roca https://blogs.ua.es/xragua/ (Universidad de Alicante)

Los catálogos en infrarrojo tienen diferentes resoluciones. Mediante la correlación cruzada de estos, se resolverán múltiples identificaciones y se buscará un posible compañero en rayos X. Basado en nuestro trabajo Rodes-Roca et al. (2013)

13. Buscando nubes en enanas marrones T:

Supervisora: Dra. Elena Manjavacas https://elenamanjavacas.com (STScI)

Las enanas marrones son objetos substelares que no alcanzan suficiente masa como para empezar la fusión de hidrógeno en sus núcleos. Debido a ello, estos objetos se enfrían con el tiempo desde que nacen, evolucionando a su vez en tipo espectral según van perdiendo su calor inicial, desde el tipo espectral L (2600-1100 K), al T (1100-600 K) y al Y (500 K >). Las enanas marrones tienen temperaturas efectivas parecidas a de algunos exoplanetas, sin embargo, las enanas marrones se encuentran en general aisladas, siendo técnicamente más fáciles de estudiar. A la vez que éstas se enfrían y evolucionan en tipo espectral, también cambia la composición de sus atmósferas: las enanas marrones tipo L tienen capas anchas de nubes de silicatos, mientras en las enanas T estas nubes prácticamente desaparecen en capas más profundas de sus fotosferas. Además, las enanas marrones tienen periodos de rotación muy rápidos, de hasta unas 24 hr, y estas nubes evolucionan con el periodo de rotación de las enanas marrones formando bandas y manchas similares a las de los planetas gaseosos del Sistema Solar. La evolución de los patrones de nubes en estos objetos, producen una variabilidad fotométrica y espectro-fotométrica que es detectable desde la Tierra. Esta variabilidad nos proporciona información muy valiosa sobre las atmósferas de estos objetos, sin embargo, no todas las enanas marrones son variables, y hasta ahora no hay un método sistemático para detectarlas, siendo por tanto su búsqueda totalmente a ciegas. En este proyecto, el/la estudiante tendrá como objetivo final de desarrollar un método para detectar enanas marrones T variables con un único espectro. Para ello, tendrá que analizar espectros públicos de HST/WFC3 de dos enanas marrones tipo T variables para determinar qué características espectrales muestran evolución con el tiempo. Una vez determinadas estas características espectrales, diseñaremos unos índices espectrales que nos permitan encontrarlas en otros espectros de enanas marrones T, y así crear una lista de enanas marrones T candidatas a ser variables.