Centro de Astrobiología: Laboratorio de Astrofísica Estelar y Exoplanetas

Este grupo divide sus actividades en dos categorías principales: la Astrofísica Estelar y la Búsqueda y Caracterización de Exoplanetas. Sus miembros forman parte del Departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

El objetivo general es estudiar el marco para la formación de sistemas planetarios, el establecimiento de una cadena evolutiva desde las primeras etapas de formación de estrellas hasta la aparición de los planetas. En nuestro Sistema Solar, la cadena ha dado lugar a la formación de la Tierra, al desarrollo de gérmenes y a la actividad biológica. El objetivo, a muy largo plazo, es el estudio de las condiciones de vida en diferentes sistemas planetarios extrasolares.

Este grupo dispone de una amplia gama de conocimientos entre sus miembros, principalmente observacional, desde altas energías (rayos gamma y rayos X) hasta el rango sub-milimétrico.

El laboratorio se encuentra en dos campus: Torrejón (en el edificio principal del CAB) y el Centro de Astronomía Espacial Europea (ESAC), un complejo de la Agencia Espacial Europea (ESA). El grupo cuenta con más de 200 publicaciones de referencia durante los últimos 5 años. Durante este tiempo han sido defendidas seis tesis doctorales.

Entre los puntos fuertes del grupo, destacan:

I) El Centro de Astronomía Espacial Europea (ESAC)

La mayoría de los miembros del grupo se encuentra en ESAC, el Centro científico de la ESA situado cerca de Madrid y en el que trabajan alrededor de unos 100 científicos. Desde allí se controlan las operaciones científicas de misiones como XMM-Newton, Venus Express, Mars Express, GAIA, Herschel, etc. Dado que en el centro se abordan muy diversos campos de investigación, y gracias a ese contacto permanente, no solo se favorecen nuevas y variadas colaboraciones de manera constante, sino que se facilita que el grupo conozca en profundidad estos instrumentos y sus capacidades, adquiriendo una amplia experiencia.

II) Grandes Colaboraciones:

• Herschel Open Time Key Projects.
El Observatorio Espacial Herschel fue lanzado en el año 2009. El grupo está involucrado en varios proyectos clave de tiempo abierto, entre ellos, DEBRIS (“Disc Emission via a Bias-free Reconnaissance in the Infrared/Sub-millimeter. PI: Brenda Matthews), DUNES (“Dust in Nearby Stars”; PI Carlos Eiroa) y GASPS (“Gas in Protoplanetary Systems”, PI: Willian Dent). Estos proyectos permiten estudiar la frecuencia de discos extrasolares semejantes al Cinturón Kuiper-Belt, a partir de la frecuencia de polvo frío y sus consecuencias sobre la distribución de agua en la región de los planetas terrestres y la evolución de polvo y gas alrededor de discos algo más jóvenes. DEBRIS y DUNES utilizan las exclusivas capacidades fotométricas proporcionadas por Herschel para realizar estudios profundos y sistemáticos de los débiles y fríos discos de desechos alrededor de las estrellas cercanas (tipo A a M) que, en algunos casos, nos permiten detectar los análogos del Cinturón Edgeworth-Kuiper en nuestro Sistema Solar. Con GASPS se ha obtenido fotometría y espectroscopía de miembros de varias asociaciones estelares jóvenes.

• Consolider-Ingenio 2010.
A finales de 2005, el Ministerio español de Investigaciones inició un nuevo programa cuyo objetivo era proporcionar fondos para los grandes grupos con capacidad para situar a la ciencia española en la vanguardia del conocimiento científico. Al año siguiente, fueron seleccionados los primeros programas, entre ellos “PRIMERA CIENCIA CON EL GTC: La Astronomía Española en Vanguardia de la Astronomía Europea”, un programa construido en torno a la explotación científica del nuevo telescopio español de 10 metros. El programa ha estado funcionando hasta el año 2012, con importantes resultados. Dentro del grupo, destacaríamos la confirmación de la primera proto-enana marrón en Taurus, y estudios de objetos de baja masa en regiones de formación estelar, entre las que destacaríamos Lambda y Sigma Orionis.

CONSTELLATION.
The Origin of Stellar Masses.- Esta colaboración europea, financiada entre 2007 y 2012 con una beca de formación Marie Curie (RTN), tuvo tres objetivos principales: estudiar la evolución desde las nubes a los núcleos de protoestrellas (es decir, examinando cómo las condiciones iniciales de la formación de estrellas está impreso en el IMF); estudiar el nacimiento y la influencia de estrellas masivas (es decir, determinar los mecanismos por los que se forman las estrellas masivas y evaluar el impacto sobre su entorno); y estudiar la física del final de baja masa del IMF (es decir, la buscar el origen de las enanas marrones, sus propiedades físicas y su relación con los planetas). El grupo ha estado profundamente dedicado a este último objetivo, y ha producido una de las IMF más precisas, al utilizar datos espectroscópicos y miembros confirmados, hasta el límite de las masas planetarias.

RoPACS.
El proyecto RoPACS es una colaboración internacional financiada por la UE con un programa de ITN Marie Curie (2009-2012). Llevado a cabo con el telescopio UKIRT Rocky Planets Around Cool Stars (Planetas rocosos alrededor de estrellas frías) obtuvo 200 noches de observación con el objetivo de encontrar exoplanetas alrededor de estrellas cercanas de tipo M utilizando el método de tránsitos (fotometría diferencial precisa en el infrarrojo cercano). Dado que la diferencia de luminosidad entre la estrella y el posible planeta es más pequeña que en el caso de estrellas de tipo solar (temperatura efectiva y razón de tamaños) o en el caso de la búsqueda en el óptico, es posible, en principio, no sólo detectar planetas gigantes, sino también planetas como la Tierra. Actualmente se están analizando los datos resultantes de estas observaciones, aunque se ha publicado el descubrimiento del primer planeta. Otros resultados relativos a estrellas eclipsantes también han venido a corroborar el éxito del proyecto.

• LTSA Proposal: The Most Massive Stars.
Este proyecto internacional en curso obtuvo cinco años de financiación de la NASA para estudiar las estrellas más masivas. Liderado por el Sr. D. Figer (RIT, EE.UU.), este proyecto representa una colaboración conjunta europea y americana en la que participan activamente los siguientes grupos e instituciones: D. Figer RIT (Rochester, NY, EE.UU.), Francisco Najarro, (IEM-Damir), Rolf Kudritzki (Universidad de Hawai, EE.UU.), John Hillier (Universidad de Pittsburgh, EE.UU.) y Artemio Herrero (IAC).

III) Departamento de Ciencia Espacial del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)

Los miembros de este grupo trabajan estrechamente con los ingenieros del departamento de Ciencias Espaciales del INTA en el diseño y la integración del MIRI Telescope Simulador (MTS), un banco óptico utilizado durante la verificación y caracterización de MIRI (Mid InfraRed Instrument), el instrumento en el infrarrojo medio para el Telescopio Espacial James Webb (JWST). El INTA cuenta con una experiencia cada vez más destacada en el diseño y construcción de instrumentos espaciales enfriados criogénicamente y se espera mantener estos vínculos, especialmente para misiones de la ESA, tales como ECho y Spica.

IV) El espacio y su explotación: JWST/MIRI, GAIA

Los miembros de este grupo forman parte del equipo científico de MIRI. Este instrumento del infrarrojo medio tiene tres ejes científicos principales: estudios extragalácticos, formación de estrellas y discos protoplanetarios y objetos subestelares (principalmente exoplanetas, aunque también enanas marrones). MIRI posee, entre otras características importantes, una excelente sensibilidad y un alto contraste entre la fuente principal y cualquier objeto cercano (por ejemplo, un exoplaneta orbitando alrededor de una cercana estrella, especialmente si el coronógrafo se utiliza para bloquear la mayor parte de la luz procedente de la estrella). Además de contar con tiempo garantizado como retorno, el equipo científico de MIRI posee un profundo conocimiento de las posibilidades instrumentales, lo que les permitirá optimizar el diseño de cualquier propuesta de tiempo abierto y la adecuada explotación de los datos recogidos. MIRI fue entregado a NASA en el 2012 y en la actualidad se continúan con las labores de integración y verificación del observatorio.

Como equipo, abordan numerosos campos de trabajo, que van desde el modelado de los discos hasta el análisis en el infrarrojo medio o la recogida de datos auxiliares en diferentes longitudes de onda (desde espectroscopia de alta resolución a óptica adaptativa). Por tanto, están en una muy buena posición para presentar propuestas ambiciosas para buscar planetas alrededor de estrellas cercanas o jóvenes, para estudiar discos protoplanetarios en detalle o la muestra de objetos muy fríos (L, T e incluso más fríos, la clase Y, con temperaturas por debajo de 500 K), descubiertos con 2MASS, UKIDSS o el satélite WISE. También forman parte del grupo de trabajo en estrellas frías de UKIDSS y de la búsqueda de planetas terrestres de RoPACS, ambos programas en curso que utilizan el telescopio UKIRT.