PLAN ESTRATÉGICO INSTITUTO DE ASTROFÍSICA DE ANDALUCÍA (IAA)

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1 1 PLAN ESTRATÉGICO INSTITUTO DE ASTROFÍSICA DE ANDALUCÍA (IAA)

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3 3 ÍNDICE 1 Información general del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) y situación en enero de Presentación Datos estructurales y recursos Organigrama Infraestructura general Recursos humanos Departamentos Líneas de investigación Departamento de Astronomía Extragaláctica Departamento de Física Estelar Departamento de Radioastronomía y Estructura Galáctica Departamento de Sistema Solar e-ciencia: cálculo científico y tecnología GRID, Observatorio Virtual y telescopios robóticos Servicios Relaciones externas Otros convenios Recursos del instituto durante el periodo Recursos humanos Infraestructura científica y técnica Evolución del presupuesto Actividades del instituto durante el periodo Recursos financieros competitivos Producción científica y técnica Producción científica en revistas indexadas por el ISI Publicaciones no indexadas por el ISI Ponencias por invitación en congresos y edición o asesoría de publicaciones científicas Solicitud y éxito en obtención de patentes y modelos de utilidad Transferencia de tecnología y participación del personal en iniciativas empresariales de base tecnológica Interacción con el entorno social y productivo; implicación en actividades científicas internacionales Contrato con empresas para llevar a cabo iniciativas conjuntas, servicios de asesoría, informes técnicos

4 Contratos y acuerdos con instituciones públicas y organizaciones (ministerios, gobiernos autonómicos, etc.) Implicación del personal del instituto en labores de consultoría científica y técnica externa Implicación en proyectos internacionales Formación de jóvenes investigadores y actividades posdoctorales Promoción de la cultura científica y actividades de divulgación Participación en las Semanas de la Ciencia, ferias de la ciencia y otras actividades de promoción científica Actividades de divulgación en los medios de información Formación de profesores de primaria y secundaria Libros de texto y manuales Actividades de puertas abiertas Seminarios especiales en institutos y colegios Otras actividades Plan estratégico del instituto Análisis de las últimas tendencias o posicionamiento del instituto en su entorno competitivo Fortalezas Debilidades Amenazas Oportunidades Análisis integrado Misión y visión del instituto Misión Visión La estrategia de investigación Objetivos generales Objetivos específicos Condiciones y tendencias externas y criterios de evaluación propuestos Calidad de la investigación Impacto de la investigación Generación de ingresos Valor añadido Actividades para alcanzar los objetivos Organización Espacio y localización Infraestructura científica Recursos humanos Bajas Nuevas plazas...197

5 5 5.5 Recursos económicos Proyectos científico-tecnológicos Departamentos Servicios Relaciones externas Promoción de la cultura científica y actividades de divulgación Indicadores de los resultados de la actividad investigadora

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7 7 1 Información general del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) y situación en enero de Presentación El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) fue creado como centro propio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en julio de Está enmarcado en el área de Ciencia y Tecnologías Físicas del CSIC. Desde su fundación, el IAA se ha planteado como objetivo científico genérico contribuir al aumento del bagaje de conocimientos sobre nuestro Universo, desde lo más inmediato, en nuestro Sistema Solar, hasta una escala global del Universo en su conjunto, mejorando la descripción del mismo y analizando los procesos físicos que en él tienen lugar. Dada la naturaleza del objeto de estudio, esta meta debe abordarse desde un punto de vista multidisciplinar, que necesita el concurso de teoría, observación y tecnología en distintas áreas de la Física y de la Ingeniería. Aunque el IAA es un centro de generación de ciencia básica, el instituto es consciente del papel que la Astrofísica desempeña como usuario y generador de nuevas tecnologías y a ellas quiere dedicar gran parte de sus esfuerzos. Quizá no exista equivalencia en otras disciplinas de la Ciencia en lo que a generación y uso de nuevas tecnologías se refiere. Los instrumentos que se precisan para conseguir avances verdaderamente cualitativos se encuentran en la frontera de lo conocido en campos tan diversos como la mecánica, la óptica, la electrónica o la criogenia. En el caso particular de la tecnología implicada en la vertiente e-ciencia de la Astrofísica, esta función de usuario y productor alcanza su máxima expresión pues, tras beneficiarse de los más recientes desarrollos tecnológicos y computacionales, los recicla produciendo nuevas tecnologías de aplicación en otras áreas de investigación. Para conseguir este objetivo global, se llevan a cabo diferentes programas científicos, con objetivos y plazos específicos, que abarcan cuatro grandes áreas de la Astrofísica: Sistema Solar; Formación, estructura y evolución estelar; Estructura y evolución de las galaxias; y Cosmología. La ciencia básica ha sido y seguirá siendo el motor de formación de personal tanto científico como técnico, estimulando, además, el desarrollo de otras disciplinas. La historia del IAA habla claramente de la vocación observacional del centro. Esta vocación se complementa con una tradición computacional por la cual no sólo gran parte de los miembros del IAA son expertos en el manejo de software de tratamiento de datos específico, sino que un buen número de grupos desarrolla códigos para la resolución de problemas complejos desde un punto de vista teórico o para el desarrollo de archivos de acceso remoto. El desarrollo y mantenimiento de instrumentación astronómica tanto terrestre como espacial ha sido, es y continuará siendo la tercera vía que clausura las opciones de un instituto que aspira a ser completo. Los telescopios instalados en el Observatorio de Sierra Nevada (OSN) responden a una política científica con el objetivo claro de tener acceso continuado a unos medios propios de observación que permitan establecer proyectos científicos de largo alcance. Este hecho añade una especial singularidad al centro y es a la vez un reto y un acicate en la investigación del IAA. El diseño y construcción de instrumentos para el OSN, así como de otros susceptibles de ser embarcados en vehículos espaciales, no sólo sirven de apoyo a la investigación básica que se desarrolla en los diferentes grupos de investigación del IAA, sino que suponen en sí mismos una actividad de importancia

8 8 capital para combinar adecuadamente la investigación, el desarrollo y la innovación tecnológica. Los compromisos adquiridos en 2004 para la cogestión, al 50% con el Max Planck Institut für Astronomie, del Centro Astronómico Hispano Alemán de Calar Alto (CAHA) inciden con especial relevancia en la vocación del IAA con el desarrollo de tecnología de primer nivel. El IAA se encuentra ubicado en la calle Camino Bajo de Huétor, número 50, código postal 18008, de Granada capital. Está a unos 500 metros de distancia de la Estación Experimental del Zaidín (EEZ), que es también centro propio del CSIC. 1.2 Datos estructurales y recursos Organigrama El instituto es un instituto propio del CSIC. Su estructura organizativa a fecha de 31 de diciembre de 2004 está resumida en el organigrama de la Fig. 1: Fig. 1: Organigrama del IAA a 31 de diciembre de 2004

9 9 Como puede verse, el IAA tiene un Director, un Gerente, dos Vicedirectores (responsables de Asuntos Generales y Asuntos Tecnológicos, respectivamente), cuatro departamentos de investigación (Astronomía Extragaláctica (AE), Física Estelar (FE), Radioastronomía y Estructura Galáctica (REG), Sistema Solar (SS)), y tres Unidades de Servicio (Servicios Generales (SG), Centro de Cálculo (CC), Desarrollo Instrumental y Tecnológico (UDIT)). Ésta última cuenta con dos oficinas: la Oficina Técnica de Proyectos y la Oficina Técnica de Observatorios. Existen también dos órganos asesores de la dirección (el primero de ellos también ejerce labores ejecutivas) que son la Junta de Instituto, formada por doce miembros (Director+ dos Vicedirectores + Gerente + cuatro Jefes de Departamento + cuatro representantes de personal), y el Claustro Científico, formado por todos los científicos en plantilla. Además de su Sede Central, en la dirección arriba mencionada, el instituto cuenta en el organigrama anterior con el Observatorio de Sierra Nevada (OSN), de propiedad íntegra. La firma de los acuerdos entre el CSIC y la sociedad alemana Max Planck (MPG) acerca del Observatorio de Calar Alto, con la creación de la agrupación de interés económico (figura legal comunitaria) Centro Astronómico Hispano Alemán (CAHA, AIE), de titularidad compartida al 50% entre ambas sociedades científicas y de gestión compartida al 50% entre el IAA y el Max Planck Institut für Astronomie (MPIA, Heidelberg), y el propio análisis efectuado durante la redacción del presente Plan Estratégico nos conducen a modificar el organigrama ligeramente a fin de efectuar pequeños cambios. Fig. 2: Organigrama actual del instituto Como se puede apreciar, la organización no cambia radicalmente, aunque se introduce explícitamente el CAHA y se separan, también de forma explícita, las dependencias de los diferentes departamentos y unidades de las dos vicedirecciones. Así pues se entiende que, aunque con la intermediación del Gerente, los servicios generales (que incluyen la propia administración, el servicio de mantenimiento y el de biblioteca) dependen de la vicedirección de asuntos generales junto con la unidad de servicios CC y los departamentos científicos. De la Vicedirección de Asuntos Tecnológicos dependen los dos observatorios y la UDIT. Tanto los departamentos científicos como el OSN, el CC y la UDIT están bajo la responsabilidad de un jefe. Además del jefe científico, el OSN cuenta también con un responsable técnico que coincide con el jefe de la UDIT. La Vicedirección de Asuntos Tecnológicos coordina, pues, todas las actividades

10 10 tecnológicas del instituto en cualquiera de los marcos institucionales o de proyectos de investigación que se realicen. A fecha de 26 de enero de 2006, el Director del IAA es el Dr. D. Jose Carlos del Toro Iniesta, el Gerente es D. Manuel Romero Álvarez, el Vicedirector de Asuntos Generales es el Dr. D. Guillem Anglada i Pons y la Vicedirectora de Asuntos tecnológicos, la Dra. Dª Lourdes Verdes-Montenegro Atalaya Infraestructura general La sede central del IAA consta de dos edificios. El principal (Bdg. A en la Fig. 3), de tres pisos, con una superficie total habitable de 2220 metros cuadrados, contiene los servicios administrativos, despacho de dirección, biblioteca, centro de cálculo, sala de juntas, sala de conferencias y despachos de la mayoría del personal científico del instituto, y un segundo edificio (Bdg. B en la Fig. 3) que consta de dos plantas con una superficie total habitable de 1000 metros cuadrados; en la planta inferior residen el laboratorio de óptica, el laboratorio de dispersión de luz por pequeñas partículas, el taller de mecánica y algunos servicios del taller de electrónica. A lo largo de 2006, y con fondos aprobados en la última convocatoria FEDER, procederemos a construir una Sala Blanca de clase (ISO 8), en la que poder integrar algunos de nuestros instrumentos. A fecha 25 de enero de 2006, esta sala blanca se encuentra en pleno proceso de construcción y acondicionamiento. Esperamos que su puesta en servicio tenga lugar en marzo de este mismo año. En la planta superior tienen sus despachos los miembros de la Unidad de Desarrollo Instrumental y Tecnológico así como algunos investigadores. En esta segunda planta también se ubican parte de los laboratorios de electrónica. A lo largo de 2006 (se espera que comiencen las obras en verano) y 2007 se edificará un tercer edificio, con una superficie total habitable de unos 800 metros cuadrados, en lo que ahora constituye el estacionamiento de vehículos del edificio principal. Esta obra cuenta con financiación de la convocatoria de fondos FEDER y su proyecto ha sido ya aprobado por el Ayuntamiento de Granada. A fecha de 25 de enero de 2006, nos encontramos a la espera de la expedición por parte del ayuntamiento de la necesaria licencia de obra. El IAA gestiona y opera el Observatorio de Sierra Nevada (véase la Fig. 4). Está situado en el paraje de la loma de Dílar, en la provincia de Granada, a 2896 metros de altitud, con una superficie total de 1500 metros cuadrados, en terrenos cedidos por el Ayuntamiento de Granada. El OSN dispone de dos telescopios de configuración Nasmyth con aberturas de 0.90 y 1.50 metros y un tercero, robótico, de 0.6 m de abertura. Los dos primeros telescopios se encuentran plenamente operativos. El primero cuenta con un fotómetro Strömgren, en cuyo diseño y construcción participó el IAA y cuyo mantenimiento es íntegramente nuestro. El segundo cuenta con una cámara CCD de imagen directa y un espectrógrafo, Albireo, en cuyo diseño y fabricación participó el IAA y cuyo mantenimiento nos corresponde por completo. El tercer telescopio de 0.6 m se ha robotizado en el instituto, aunque su cúpula aún no dispone de tal robotización a finales de enero de Dispone de una cámara CCD visible, en préstamo por el fabricante, mientras termina de desarrollarse la definitiva cámara CCD infrarroja que utilizará como principal instrumento posfocal. Se puede obtener más información técnica acerca del observatorio y de su instrumentación en Es importante resaltar que el IAA también ha participado en el diseño y construcción de otros instrumentos que actualmente se encuentran instalados en otros observatorios. Por ejemplo, el consorcio de diseño y fabricación del espectrógrafo Albireo desarrolló otro de segunda generación que se encuentra en el Observatorio de Kavalur de la India. La experiencia adquirida también nos sirvió para colaborar con la Universidad de Copenague en la construcción del espectrógrafo y cámara ALFOSC, de nuestra propiedad, que actualmente se encuentra instalado en el Nordic Optical Telescope del

11 11 Fig. 3: Vista fotográfica de los dos edificios que constituyen la sede central del instituto Roque de los Muchachos y es el instrumento más demandado por la comunidad de usuarios de este telescopio. Las características de la atmósfera por encima del OSN son excepcionales en cuanto al contenido en vapor de agua se refiere: la atmósfera es extremadamente seca (con valores parangonables con el Observatorio de Mauna Kea en Hawai) y por tanto presenta un alto potencial para las observaciones en el infrarrojo. Además, en estas longitudes de onda, la creciente contaminación lumínica que experimenta el observatorio en el visible deja de ser un problema. Estos hechos nos han motivado a promover un estudio de viabilidad de la observación infrarroja en el OSN y, en particular, de posibilidad de instalación de un futuro telescopio de media o gran abertura. Como se explica en el apartado anterior, el IAA también cogestiona y opera el Observatorio de Calar Alto (véase la Fig. 5). Éste se encuentra en la Sierra de los Filabres (Almería) a una altitud de 2168 m y cuenta con dos telescopios, uno de 3.5 m y otro de 2.2 m de abertura. Un tercero de 1.23 m, si bien no pertenece a CAHA, AIE, es gestionado por ésta con participación del instituto. La gran batería de instrumentos de que dispone el observatorio puede consultarse en La estructura de CAHA, AIE, está presidida por la Asamblea de Socios, en la que los dos únicos miembros son el Presidente del CSIC y el de la sociedad Max Planck. Tiene además un Comité Ejecutivo (CE), un Comité Científico Asesor (CCA), un Director y un Comité de Programa (CP). El CE es el órgano colegiado de decisión de la agrupación y tiene las

12 12 facultades de dirección general, administración y gestión ejecutiva general. Está formado paritariamente por el Vicepresidente de Ciencia y Tecnología del CSIC, el Vicepresidente de Ciencia y Tecnología de la MPG, el Subdirector de Actuación económica del CSIC, el Fig. 4: Vista fotográfica del OSN. A la derecha se ven los telescopios de 0.9 y 1.5 m y a la izquierda la cúpula del telescopio de 0.6 m. Delante de ésta se encuentra el albergue de un pequeño instrumento denominado tetrascopio Subdirector General de Actividades económicas de la MPG, el Director del IAA, el Director del MPIA. El CP está formado por seis miembros nombrados a propuesta paritaria de ambas sociedades y a él corresponde el asesoramiento en todos los asuntos científicos y técnicos del desarrollo y operación del observatorio, así como en los programas de inversión económica y observación astronómica. Corresponde al Director la administración; es el encargado del CE para ejecutar sus acuerdos. Por último, el CP está encargado de evaluar las solicitudes de tiempo de observación en función de los méritos científicos que acrediten. El CP se renueva por mitades cada dos años y consta de los miembros propuestos por la MPG, dos por el CSIC y dos miembros de la comunidad científica internacional, a propuesta conjunta de la agrupación. El Director es miembro ex oficio del CP. Parte integral de los acuerdos de constitución de la agrupación CAHA es el compromiso adquirido por el CSIC y la MPG a financiar con recursos propios el desarrollo de instrumentación de primer nivel que permita mantener a los telescopios del observatorio en primera línea de la comunidad internacional. Los nuevos instrumentos son responsabilidad de los institutos de Heidelberg y Granada. La estructura de CAHA cuenta además con un Comité de Instrumentación (CI), asesor del Comité Ejecutivo en materia de instrumentación, que aconseja sobre los instrumentos que han de construirse. Tras ser aprobada en reunión del CE de 14 de octubre de 2005, se está desarrollando en la actualidad (a 30 de enero de 2006) la fase A, o estudio de viabilidad, del primero de los instrumentos nuevos: una cámara panorámica infrarroja para el telescopio de 2.2 m. Así mismo, se está en fase de definición de las actualizaciones pertinentes para el instrumento CAFOS del mismo telescopio. Ambas actuaciones fueron recomendadas por el CI, quien, así mismo, dejó abierto a sugerencias el tipo y características del segundo de los instrumentos que, con destino el telescopio de 3.5 m, ha de construirse en paralelo, si bien con retraso, respecto al primero.

13 13 Fig. 5: Vista fotográfica del Centro Astronómico Hispano Alemán de Calar Alto Esta oportunidad de desarrollo de instrumentos para grandes telescopios nos ofrece la posibilidad de consolidar nuestras actividades tecnológicas en la línea de los grandes centros astronómicos internacionales. Así mismo, la entrada de España en el Observatorio Europeo Austral (ESO) complementa estas oportunidades de participación en consorcios para el desarrollo de instrumentos de ultimísima tecnología que promuevan la actividad investigadora y estimulen nuevos descubrimientos. Estos esfuerzos instrumentales constituyen una apuesta prioritaria del IAA para el próximo futuro. Así mismo, el IAA posee gran experiencia computacional (modelos de evolución estelar y síntesis de poblaciones, modelos fotoquímicos de atmósferas planetarias, problemas de transporte radiativo en diversos contextos astrofísicos, simulaciones numéricas de la evolución de las galaxias, tecnologías GRID) e implementación de archivos astronómicos y herramientas para su explotación (v.g. proyectos ALHAMBRA y AMIGA) que debe continuar y potenciar la vertiente de e-ciencia. Infraestructura informática: El IAA cuenta como recurso computacional general con un AlphaServer Compaq ES40 formado por 4 procesadores 64bits EV68 a 833Mhz con 8Mb L2 Dual Data rate Cache, 8Gb de RAM y sistema operativo HP Tru64 5.1B. A nivel software cuenta con el compilador Fortran 90 de HP y diferentes librerías numéricas, así como diferente software libre astronómico (IRAF, AIPS, etc). Además es el principal servidor de licencias de software comercial como IDL y Mathematica. También se cuenta con un cluster VAX OpenVMS. Como servidor de correo el IAA cuenta con un Alphaserver API CS20 con 2 procesadores Alpha-64bits a 833MHz con 4Mb L2 Dual Rate Cache y memoria RAM de 2 Gb, con una capacidad de procesamiento general de 3.3 Gflops. El sistema operativo es Tru64 V4.0f. El servidor de correo utiliza como MTA sendmail versión 8 y Qpopper como servidor pop. Como servidor web se esta recurriendo a la versión de Apache para Tru64. El servicio de almacenamiento está compuesto por una cabina Compaq StorageWorks de 3 Terabytes y un servidor NFS Alphaserver Compaq DS20 con 2 procesadores Alpha 64bit con 4Gb de memoria RAM. El sistema operativo es Tru64 5.1B. Actualmente, entre equipos de sobremesa y portátiles, hay más de 250 estaciones de trabajo. El IAA cuenta con 6 sistemas de impresión de gran volumen, dos de ellos en

14 14 color, servicio de tiempo a través de un router Cisco 2620 y servicio de telecomunicaciones con una Centralita Ericsson Business Phone 250. La red local del IAA está formada por equipos Avaya Stack Multilayer con un total de 264 puertos Fast Ethernet para estaciones de trabajo y 18 puertos Gigabit Ethernet para servidores, con una capacidad de conmutación total superior a 10 Gbps, y con segmentación y filtrado del tráfico de red por departamentos. También se dispone de una red inalámbrica con 12 estaciones base y protocolos de acceso b/g. Como sistema de seguridad y filtrado se dispone de un Firewall Cisco Secure PIX 525. El IAA tiene su propia infraestructura de conexión a RedIRIS a través de una línea ATM 155Mbps Recursos humanos El personal perteneciente al IAA, a fecha 31 de diciembre de 2004, se resume en la siguiente tabla. En la columna de totales se especifican entre paréntesis el número de hombres y mujeres separados por una barra. La evolución del personal desde 1994 hasta 2004 se presenta en la Fig. 6. Como se puede apreciar en ella, la mayor componente de crecimiento durante los últimos años proviene del incremento más que significativo de becarios predoctorales y contratados, tanto doctores como tecnólogos. CATEGORÍA PROFESIONAL Número AE FE REG SS UDIT SG CC Profesores de Investigación 4 (4/0) 2 2 Investigadores Científicos 8 (8/0) Científicos Titulares 22 (15/7) Investigadores Titulares de 2 (2/0) 1 1 OPI Titulados Superiores 6 (5/1) Especializados Titulados Técnicos 7 (6/1) Especializados Ayudantes de Investigación 3 (0/3) 3 Auxiliares de Investigación 1 (0/1) 1 Auxiliares de Administración 3 (0/3) 3 Personal Laboral 13 (11/2) 5 8 Doctores vinculados 4 (3/1) Doctores Contratados 22 (16/6) Contratos de Apoyo a la 19 (17/2) Investigación Becarios 28 (22/6) Otros 13 (11/2) TOTAL 152 (117/35) Nuestro instituto es joven con una edad media de su personal científico en plantilla (23.6% del total) de 48.6 años distribuida por categorías como sigue:

15 15 Categoría Prof. de inv. Investigador C. Científico Tit. Inv. Tit. de OPI Edad 56 ± 6 53 ± 8 46 ± 5 42 ± 2 Una medida de la calidad científica de nuestros investigadores se ofrece en la siguiente tabla donde se muestran los quinquenios y sexenios de los mismos. Categoría Quinquenios Sexenios Profesor de investigación Investigador científico Científico Titular Fig. 6: Evolución del personal desde Departamentos Las líneas de investigación que se desarrollan en el IAA están integradas en cuatro departamentos de investigación: 1. Departamento de Astronomía Extragaláctica (AE) 2. Departamento de Física Estelar (FE) 3. Departamento de Radioastronomía y Estructura Galáctica (REG)

16 16 4. Departamento de Sistema Solar (SS). Estos departamentos han trabajado a lo largo de su historia en estrecha colaboración con más de un centenar de otras instituciones nacionales e internacionales (véase la sección 1.6). Cada departamento cuenta con un Jefe que se responsabiliza de la coordinación científica del mismo y que representa al departamento en la Junta de Instituto. De acuerdo con los Estatutos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (BOE 289 de 2 de diciembre de 2000), los Jefes de Departamento son nombrados por el Director oídos los miembros de los correspondientes departamentos. Son científicos de plantilla. A fecha de 26 de enero de 2006, los Jefes de Departamento son: AE: Dr. D. José Manuel Vílchez Medina FE: Dr. D. Alberto Javier Castro-Tirado REG: Dr. D. Emilio J. Alfaro Navarro SS: Dra. Dª. Luisa Mª Lara López 1.4 Líneas de investigación Dentro de cada departamento, las líneas de investigación se llevan a cabo en grupos que si bien no tienen un carácter estructural orgánico (su existencia no está contemplada en los Estatutos del CSIC), marcan la actividad del día a día de nuestros investigadores. A continuación enumeramos las líneas de investigación dentro de cada departamento, con una breve descripción de su actividad científica, del personal que está implicado y de sus líderes científicos. Fig. 7: Estructuración de los departamentos (azul) en grupos (amarillo) y enumeración de las líneas de investigación (verde). Las líneas rojas con flechas indican las interconexiones existentes entre los distintos grupos.

17 17 La Fig. 7 suministra una visión global de la estructuración de los departamentos (en azul) en grupos (en amarillo), de las líneas de investigación (en verde) que se desarrollan en éstos y de las interconexiones entre unos grupos y otros aprovechando las sinergias existentes (en rojo). Aunque consideramos que las relaciones entre grupos deben incrementarse y reforzarse porque son aún insuficientes, esta figura permite una visión clara de un instituto maduro en la que los distintos grupos colaboran y comparten la experiencia adquirida en los distintos ámbitos Departamento de Astronomía Extragaláctica Grupo de Galaxias y Cosmología El grupo lo integran dos Investigadores Científicos (Drs. D. Enrique Pérez Jiménez y D. José Manuel Vílchez Medina) y seis Científicos Titulares (Drs. Dª Ascensión del Olmo, D. Jaime Perea, Dª Rosa González Delgado, Dª Lourdes Verdes-Montenegro, Dª Isabel Márquez y Dª Josefa Masegosa). En la actualidad el grupo incluye al Prof. Dr. D. Guillermo Tenorio Tagle, quien se encuentra realizando una estancia sabática. El grupo cuenta con tres contratados Ramón y Cajal (Drs. Dª Montserrat Villar, D. Miguel Cerviño y D. Jorge Iglesias), más tres contratados posdoctorales (incluyendo I3P: Drs. Dª Valentina Luridiana, D. Gilles Bergond, y D. Luc Jamet) y una doctora vinculada (Dra. Dª Ute Lisenfeld, miembro del Dpto. de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada). El personal en formación constituye una parte muy relevante del grupo y cuenta con diez becarios predoctorales, y tres becarios de posgrado I3P. Nuestro grupo cuenta además con un contratado Titulado Superior. El grupo mantiene numerosas colaboraciones internacionales de entre las cuales podemos destacar, de forma no exhaustiva: INAOE (México), Universidad de Padua (Italia), LAM (Marsella, Francia), Observatorio de Paris e I.A.P. (Francia), Main Astronomical Observatory (Kiev, Ukrania), STScI (Baltimore, EEUU), Universidad de California (UCLA, EEUU), Universidad de New Mexico (EEUU), Universidad de Alabama (EEUU), e IoA (Cambridge, RU). Así mismo, su personal participa en redes europeas como MAGPOP, POE & ELAIS (UE - European Network) o INTAS. El grupo está liderado por la Dra. Masegosa. Su investigación se desarrolla en siete líneas: Formación estelar en galaxias La formación y evolución de estrellas masivas en galaxias externas es una de las primeras y continuas líneas de investigación del DAE, y su estudio se viene realizando desde diversos puntos de vista y acercamientos complementarios, que van desde el estudio detallado de regiones individuales gigantes de formación estelar (en todo su rango de luminosidad incluyendo los más luminosos brotes galácticos violentos de formación estelar) hasta la estadística de la distribución de la formación estelar a gran escala en galaxias, tanto individuales como en grupos y cúmulos (véase más abajo). El estudio de las regiones individuales se realiza desde el punto de vista observacional (mediante técnicas espectroscópicas y fotométricas, en banda ancha y estrecha) y desde el punto de vista teórico (mediante el desarrollo de códigos de síntesis de poblaciones estelares). Los parámetros fundamentales que se investigan en el grupo están relacionados con el modo de formación estelar (en brote o de manera continua), la fase evolutiva de la población estelar (su edad o distribución de edades), y la distribución en masa de las estrellas (la forma y límites de la función inicial de masa). Desde el punto de vista de la distribución a gran escala de las regiones de formación estelar, el interés se centra en su

18 18 distribución a lo largo de la galaxia que las contiene (dependiendo de los parámetros estructurales de la misma), y de su uso como trazador estructural de la galaxia (tanto en cuanto a la distribución de las diferentes poblaciones estelares, como a la cinemática estelar). Así mismo, el grupo está llevando a cabo el estudio de la formación estelar desde el punto de vista de los procesos de realimentación radiativa, química y mecánica de las estrellas masivas con su medio circundante, tanto a escalas pequeñas de brotes individuales, como a escalas galácticas en los brotes violentos nucleares de formación estelar. Estos estudios implican todo el rango de resoluciones espaciales, desde las estrellas individuales espacialmente resueltas en las galaxias externas más cercanas del grupo local, hasta el estudio de la luz estelar integrada en galaxias más distantes. Una de las herramientas que se desarrollan en el grupo estudia cuál es el efecto sobre las propiedades integradas de poblaciones que no están bien muestreadas estadísticamente. Estos estudios se están realizando mediante el acceso competitivo a conjuntos de datos provenientes de observatorios en tierra y en órbita, y el aprovechamiento de las bases de datos públicas disponibles, en todo el rango espectral, desde los rayos gamma hasta la emisión en radio. La experiencia acumulada en estos estudios por los investigadores de nuestro departamento cubre prácticamente todos los rangos relacionados con el estudio de la formación estelar en galaxias externas, y nuestro conocimiento de las diferentes técnicas y su aplicación en las distintas escalas nos posiciona favorablemente para su aplicación al estudio de los problemas de la evolución de la formación estelar a escala cosmológica Medio interestelar en galaxias El estudio del medio interestelar en galaxias externas se realiza dentro del DAE abarcando sus diferentes fases: desde la distribución del gas frío, tanto el molecular (principalmente el CO) como el atómico (HI), pasando por la componente templada ionizada (en las regiones de HII asociadas a las de formación estelar, y la componente difusa), hasta el gas muy caliente y tenue responsable de la emisión en rayos X. El estudio de estas componentes gaseosas se extiende también al medio intergaláctico, tanto en los grupos en interacción como en los cúmulos de galaxias. Con respecto al estudio de la componente templada, miembros del grupo son reconocidos como expertos internacionales en el estudio de las propiedades físicas y la composición química de las regiones de HII, desde varios puntos de vista: en cuanto a regiones individuales, se realiza el estudio detallado de su estructura interna, principalmente mediante espectroscopía en el visible y ultravioleta, de las líneas de emisión nebular, de las que se extraen las condiciones físicas de densidad y temperatura del gas en sus diferentes estados de ionización, y la composición química. Se infieren, además, de éstas algunas propiedades de la población estelar ionizante. Estos estudios se llevan también a cabo desde el punto de vista teórico, mediante la modelización con el uso de códigos de fotoionización. El estudio de la componente difusa del medio interestelar se lleva a cabo mediante espectroscopía de emisión y asimismo, mediante espectroscopía de líneas de absorción (fundamentalmente en el ultravioleta desde satélite).mientras que los estudios de la componente poco densa y muy caliente del medio interestelar se refieren principalmente a la componente del medio intergaláctico tanto en galaxias en interacción como en galaxias en grupos, y hacen uso de las observaciones en RX proporcionadas por los satélites. El estudio de la componente fría en galaxias individuales se centra en la distribución del gas molecular emisor en CO y del gas atómico en la emisión de HI, y su relación con las regiones de formación estelar y de la componente templada ionizada. Para estos

19 19 estudios se utilizan datos obtenidos en diferentes observatorios radioastronómicos, como IRAM (la antena de 30m de Sierra Nevada, y el interferómetro del Plateau de Bure) o VLA entre otros Actividad nuclear en galaxias Entender los procesos físicos que gobiernan la génesis y evolución de los núcleos activos de galaxias (AGN) y las poblaciones estelares de sus galaxias anfitrionas constituye un reto para la astrofísica actual. Recientemente se ha apuntado que esta cuestión está íntimamente relacionada con nuestro entendimiento de la conexión entre los fenómenos starburst y AGN. La relación encontrada recientemente entre la masa del agujero negro y la masa de la componente esferoidal indica que la creación de los agujeros negros está íntimamente conectada a la formación de los bulbos de las galaxias. En consecuencia, el fenómeno de actividad nuclear constituye, de hecho, una parte integral de la formación de las galaxias. Existen pruebas convincentes de que la actividad nuclear se dispara como consecuencia de la interacción y fusión de galaxias. Este mismo proceso puede producir grandes brotes de formación estelar en las zonas centrales de las galaxias. Por otra parte, se cree que estos mismos procesos pueden ser los responsables de la formación de las galaxias a través de la unión de galaxias espirales. Por tanto, el estudio de la actividad nuclear en galaxias y su relación con la formación estelar masiva constituye un tema esencial para el entendimiento de la formación y evolución de las galaxias. Así pues, comprender los procesos físicos que operarían en las primeras etapas del universo en la formación de los agujeros negros supermasivos y de las galaxias está íntimamente relacionado con entender la conexión starburst -AGN. El grupo ha desarrollado esta línea de investigación que persigue resolver el reto anteriormente presentado, fundamentalmente dentro de un abordaje observacional multifrecuencia y con el concurso de los modelos evolutivos de síntesis de poblaciones estelares fundamentalmente Evolución de galaxias Actualmente, los temas principales de investigación en astrofísica extragaláctica se centran en la formación y la evolución de las galaxias. Estos dos temas están íntimamente relacionados. Por ejemplo, según el modelo más popular de formación de galaxias, las galaxias de gran tamaño se forman mediante la fusión de galaxias más pequeñas ricas en gas. Estas galaxias habrán experimentado fuerte brotes de formación estelar que producirán al agotamiento de su gas. Simultáneamente los procesos de fusión pueden convertir estos sistemas en galaxias grandes que finalmente evolucionarán a galaxias elípticas. Por tanto, la diversidad de propiedades físicas de las galaxias podrían explicarse como la transformación y evolución de unos tipos a otros de galaxias. Por otra parte, la formación estelar masiva en una galaxia y su interacción con el medio interestelar e intergaláctico constituye el ingrediente básico para la evolución de las galaxias. Así, del gas interestelar se forman las estrellas, éstas evolucionan. Las de mayor masa terminan explotando como supernovas vertiendo nuevos metales al medio del cual se formarán nuevas estrellas. Este proceso da lugar a la evolución de las galaxias. Por tanto, la línea de investigación comprende una gran diversidad de temas en astrofísica extragaláctica que abarca el estudio de las propiedades los diversos tipos de galaxias, así como de las poblaciones estelares y su interacción con el medio interestelar e intergaláctico. Nuestro grupo tiene experiencia en el estudio de la evolución química, fotométrica, y de

20 20 la tasa de formación estelar en galaxias. La utilización de las medidas de los gradientes de metalicidad en los discos de espirales, y de las abundancias químicas de las galaxias enanas proporciona observables únicos para estudiar la evolución de las galaxias a desplazamiento al rojo mayores. Estos observables, correspondientes a épocas de la evolución primitiva de las galaxias, nos permiten estudiar por ejemplo la evolución de la tasa de formación estelar del Universo; la relación metalicidad-luminosidad de las galaxias a lo largo de sus historias. Es importante, por otro lado, realizar estudios detallados de galaxias distantes (z>2), para obtener información sobre el proceso de formación y evolución temprana de tipos específicos de galaxias. Así, dentro del departamento se está realizando una investigación detallada de las radio galaxias de alto corrimiento al rojo, z>2, con un interés particular en el rango z ~2-3, la época cósmica en la que el ritmo de formación estelar y de actividad nuclear en el Universo tuvieron un máximo. Las radiogalaxias distantes son progenitoras de las galaxias elípticas gigantes, que probablemente se hallan inmersas en cúmulos en proceso de formación. Su estudio dentro del departamento está aportando información sobre el proceso de formación de las galaxias más masivas que conocemos, sus fases tempranas y el impacto que la actividad extrema del núcleo podría tener en su evolución. Tal estudio se basa en datos que cubren un amplio rango espectral desde el radio hasta el óptico obtenidos con tecnología puntera como Spitzer, HST, VLT y Keck, así como facilidades existentes en el Observatorio de Calar Alto. Por otra parte, nuestro grupo desarrolla modelos de síntesis evolutiva que predicen la evolución de las propiedades de las poblaciones estelares en un amplio rango de energías (rayos X, ultravioleta, óptico e infrarrojo). La combinación de estos modelos con observaciones obtenidas con el telescopio espacial Hubble, XMM, Spitzer y en el rango óptico e infrarrojo cercano con telescopios desde tierra permite determinar la edad, luminosidad, masa, función inicial de masa, extinción, etc. de sus poblaciones estelares, y la posible evolución entre los distintos tipos de galaxias (e.g. starbursts, poststarbursts, y sistemas con formación estelar más pasiva). El grupo se encuentra en una buena posición internacional para lograr los objetivos propuestos, especialmente dado el acceso a grandes instalaciones como HST, su participación en grupos científicos asociados a los instrumentos para el GTC (por ejemplo, OSIRIS y EMIR), y por su acceso preferente a los resultados del survey de ALHAMBRA Galaxias en distintos entornos Existe un debate abierto sobre el alcance de la influencia del entorno en la evolución galáctica (en la literatura especializada este debate se suele mencionar como "nature versus nurture"). Hoy sabemos que el entorno donde se localizan las galaxias tiene una influencia decisiva sobre muchos procesos que regulan la formación estelar activa. Los parámetros medioambientales que pueden actuar sobre la formación estelar activa, y que deben tenerse en cuenta, están relacionados con la densidad del entorno. Desde el punto de vista teórico, se espera que las galaxias localizadas dentro de una región de alta densidad, como un cúmulo o un grupo, puedan verse afectadas por efectos de marea que dan lugar a una redistribución de su material; además, la componente gaseosa de las galaxias puede sufrir el efecto del barrido y/o evaporación debido a las interacciones con su medio circundante. La densidad relativamente alta del medio intergaláctico unida a la probabilidad de encuentros en los cúmulos y grupos de galaxias ricos, favorecen que aparezcan efectos de pérdida selectiva de la componente gaseosa especialmente en los discos y halos de las galaxias de tipos más tardíos. En las zonas más densas del universo conocido se pueden plantear los fenómenos de evolución y

21 21 transformación de las galaxias, incluyendo el cambio de sus propiedades estructurales. Fenómenos como el harassment pueden inducir tales cambios en escalas de tiempo compatibles con la observación. Por otra parte, en aquellas zonas del universo con una mínima densidad de galaxias, es especialmente interesante estudiar las condiciones en las que se desarrolla la actividad de formación estelar, dadas las fuertes restricciones impuestas por estos entornos pobres sobre los posibles mecanismos de disparo de la formación estelar. Esta línea de investigación aborda un estudio observacional multirrango, desde longitudes de onda de radio hasta el ultravioleta lejano, de muestras de galaxias localizadas en entornos de densidad de galaxias extrema. Recientemente se ha comenzado un abordaje complementario, desde la utilización de códigos de simulaciones numéricas, del comportamiento dinámico de agrupaciones de galaxias. La investigación en esta línea cuenta con el acceso a sólidas colaboraciones internacionales y participa del acceso de sus miembros a redes y colaboraciones internacionales bien establecidas. El acercamiento mutirango espectral, así como el beneficio de contar con la estrecha colaboración y la experiencia del resto de los miembros del DAE, nos posiciona favorablemente para conseguir los objetivos propuestos Dinámica de galaxias Esta línea de investigación persigue el estudio de las propiedades cinemáticas de las galaxias, tanto aisladas como en interacción, y la determinación de los efectos producidos por la interacción gravitatoria. La determinación de las masas de galaxias espirales se puede llevar a cabo utilizando las observaciones de las curvas de rotación de sus discos y/o las medidas de la cinemática de las galaxias satélites. Este estudio requiere de observaciones multirrango espectral, y en nuestro grupo principalmente se realiza utilizando bien espectroscopía de líneas de emisión en el óptico, como las del H, o bien la información que nos proporciona el estudio del gas neutro HI como trazador de las componentes dinámicas de las galaxias y de los componentes individuales de los grupos de galaxias. El estudio de la dinámica de las galaxias en grandes cúmulos puede proporcionar información sobre su distribución espacial de masa, y por ende sobre la naturaleza de la materia de que se componen. Esta línea de investigación utiliza un acercamiento tanto observacional como teórico, y hace uso de telescopios en tierra y en el espacio, notablemente para la determinación del posible contenido y distribución de la materia oscura en acumulaciones de galaxias Radioastronomía extragaláctica Esta línea de investigación persigue un doble fin: la explotación del catálogo AMIGA (Análisis del Medio Interestelar de una muestra de Galaxias Aisladas) construido por el grupo, y su extensión científica y tecnológica hacia el rango (sub)milimétrico del espectro. Los miembros de esta línea han definido el catálogo AMIGA, formado por datos multifrecuencia de unas 1000 galaxias aisladas y que constituye una referencia para determinar la influencia de las interacciones en la evolución de las galaxias. Se estudian las propiedades globales de la muestra y, mediante una interfaz de acceso que estará disponible en nuestra actual página Web, se persigue ofrecer los datos a la comunidad astronómica. La explotación de la muestra AMIGA, empieza seleccionando los mejores candidatos para un estudio detallado de la evolución de las galaxias en entornos de muy baja densidad. Así mismo, esperamos contribuir a un retorno óptimo de la participación española en ALMA. Esta línea mantiene una estrecha colaboración con el Instituto de Radioastronomía Milimétrica, con sede en Granada. La investigación llevada a cabo incluye, además de las observaciones en radiofrecuencia, entre otros el estudio de la evolución de la

22 22 población de cúmulos globulares (CGs) de una submuestra de galaxias vistas de perfil; el origen del gas de las galaxias elípticas brillantes aisladas; la cinemática detallada de las galaxias espirales aisladas, obteniendo sus campos de velocidades constituye el programa clave de uso del instrumento Fabry-Perot con filtros sintonizables propuesto a la ESO; la evolución de barras y brazos espirales mediante el cálculo de su torque gravitatorio; el origen de las asimetrías en galaxias espirales aisladas, identificadas en los espectros de hidrógeno atómico (HI) del archivo AMIGA Grupo de Gravitación y Cosmología El grupo se compone de dos Profesores de Investigación (Profs. Drs. D. José María Quintana González. y D. Mariano Moles Villamate), un Investigador Científico (Dr. D. Víctor Aldaya) y de un Científico Titular de reciente incorporación en 2005 (Dr. D. Carlos Barceló). Próximamente tomará posesión como nuevo Científico Titular Francisco Prada. El grupo cuenta con un contratado Ramón y Cajal, Dr. Narciso Benítez, y con dos Doctores Vinculados (Drs. D. Julio Guerrero, Profesor Titular de la Universidad de Murcia y D. Manuel Calixto, Profesor Titular de la Universidad de Cartagena); en 2006 se incorporan un contratado Marie Curie (Dr. D. José Luis Jaramillo) y un becario posdoctoral del MEC (Dr. D. Andrés Cano), y un Doctor contratado (Dr. D. David Cristóbal) Además, el grupo cuenta con siete becarios predoctorales (Dª Begoña Ascaso, D. Daniel Coe, D. Gil Jannes, D. José A. Jiménez, D. Francisco López, D. Eduardo Sánchez y D. Miguel Ángel Sánchez) y un becario I3P de postgrado (D. Antonio Cuesta). El grupo, cuya actividad se distribuye en dos grandes bloques, uno de carácter más observacional y otro teórico, está liderado por los Dres. Moles y Aldaya y sus líneas de investigación se describen como sigue: Evolución cósmica y parámetros cosmológicos La formación y evolución de las estructuras es uno de lo temas centrales en Cosmología, tanto desde el punto de vista observacional como del teórico. Dentro del modelo jerárquico hoy imperante los grandes halos se irían formando por agregación de otros más pequeños, y las estructuras reflejan el proceso de acumulación por efecto gravitatorio. Dada la escala de las grandes estructuras y de los Cúmulos, aún los más próximos estarían en formación, por lo que la identificación de estadios evolutivos diferentes sería posible incluso en el Universo relativamente próximo. Naturalmente, en esas regiones de alta densidad las galaxias evolucionan más rápidamente que en las zonas menos densas, lo que también puede ser observado como marcas de evolución general. Es comúnmente aceptado, aunque no siempre probado, que las galaxias sufren, en los Cúmulos, procesos de transformación morfológica que deben resultar observables y analizables. Motivados por estos problemas, nuestro grupo ha propuesto un proyecto a gran escala para el estudio sistemático de la evolución cósmica. Se trata del proyecto ALHAMBRA (I.P.: M. Moles), ya comenzado en 2004, que propone maximizar la explotación de los más poderosos recursos existentes en Calar Alto, la cámara óptica LAICA, y la cámara IR, OMEGA2000, ambas para el foco primario del mayor telescopio, el de 3.5m de diámetro. El objetivo científico central es el estudio de la evolución del Universo si bien, dado su planteamiento, es capaz de aglutinar diversos intereses científicos, por lo que no sólo aportará resultados de gran valor en Cosmología y estructura del Universo a gran escala, sino también en otros dominios como la física galáctica o la caracterización de las galaxias individuales.

23 23 El proyecto está diseñado para maximizar la precisión en las distancias de los objetos que serán detectados y el volumen total muestreado. Para ello hemos desarrollado un nuevo sistema fotométrico, compuesto por 20 filtros de igual anchura (320 Å), que cubren desde 3500 hasta 9700 Å. El sistema se completa con los tres filtros estándar en el infrarrojo, que dotan al conjunto de una mayor precisión en la determinación de los parámetros básicos. Un sistema de esa complejidad y especificidad requiere un nuevo software de tratamiento de imágenes, que permita controlar efectos sutiles en la función de dispersión puntual, en el fondo de cielo y en la calibración de cada imagen, para que puedan ser combinadas para la caracterización del espectro de cada uno de los objetos que se detecte y poder así determinar su naturaleza y distancia. En el equipo ALHAMBRA participan, además de científicos del IAA, astrónomos del IAC, OAN, UCM, IEEC, U. De Valencia, UB, UAM, entre otras instituciones españolas y no españolas. Se pretende tener completadas las observaciones a finales de 2008, y el tratamiento de los datos en 2009, para culminar el cartografiado y completar el archivo digital público en Además de usar los métodos tradicionales, será también posible estimar los parámetros cosmológicos utilizando lentes gravitatorias con imágenes múltiples, gracias a la dependencia del radio de Einstein con la distancia a la fuente. Lo proporciona un test completamente independiente de los utilizados hasta la fecha, y que ya empieza a ser competitivo con los enfoques tradicionales como las SNIa o el fondo de microondas. Esta línea de trabajo está liderada por el Dr. Narciso Benítez, con el Dr. Sebastián Sánchez y D. Daniel Coe, quienes están trabajando en el estudio de cúmulos lente masivos, en el marco del ACS team, que incluye grupos de la Universidad de Tel Aviv, Johns Hopkins, ESO, Universidad de Leiden y Universidad de California en Santa Cruz. Como parte de una línea emergente, que podríamos denominar como Interacciones Fundamentales y Astropartículas y que involucra tanto a componentes del bloque teórico como del observacional, hemos propuesto la construcción de GAW (Gamma Air Watch), un experimento pionero para probar la viabilidad de una nueva generación de telescopios Cherenkov, que alcance tanto un gran campo como una alta sensibilidad. GAW está concebido como un conjunto de tres telescopios idénticos de 2.13m situados en los vértices de un triángulo equilátero de 80m de lado, para ser instalado en el observatorio de Calar Alto, Almería. GAW utilizará lentes refractivas de Fresnel, de 2.13m de diámetro cada una como colector de luz y será sensible en el rango desde 700 GeV a 30 TeV. Además utilizará un innovador sistema de detección de conteo individual de fotones que proporcionará una mejora notable en la sensibilidad. GAW tendrá un campo de visión de 24 x24 y además de probar la viabilidad de un telescopio Cherenkov de gran campo también proporcionará ciencia competitiva desde la búsqueda de material oscura, el estudio de blazars, microcuásares, hasta el cartografiado del cielo en la región de los TeV. Por otra parte, recientemente hemos planteado una iniciativa a la colaboración AUGER, para la construcción de un telescopio robótico que busque las posibles contrapartidas en el rango espectral óptico de los eventos ultraenergéticos detectados por el experimento AUGER en Argentina. El origen de estos eventos, por encima de ev es totalmente desconocido hasta la fecha. La posibilidad de que una fracción de dichos eventos pudiera estar asociado a alguna fuente astrofísica y se detecte una contrapartida óptica es sin duda de un gran interés para el origen de los rayos cósmicos. Nuestro grupo se involucrará en la construcción y operación científica del telescopio robótico, así como en la participación activa en la explotación del experimento AUGER. En GAW participan un buen número de miembros de nuestro departamento y otros departamentos del IAA. GAW es una colaboración internacional de España, Italia y