resolvendo galáxias no espaço e no tempo: os primeiros

CHAMADA DE PROJETOS MEC/MCTI/CAPES/CNPQ/FAPS Nº 61/2011
PROGRAMA CIÊNCIA SEM FRONTEIRAS – BOLSAS NO PAÍS
MODALIDADE PESQUISADOR VISITANTE ESPECIAL
RESOLVENDO GALÁXIAS NO ESPAÇO E NO TEMPO:
OS PRIMEIROS LEVANTAMENTOS DE ESPECTROSCOPIA 3D
Proponente:
Dr. Roberto Cid Fernandes Junior
Universidade Federal de Santa Catarina
Pesquisadora Visitante:
Dra. Rosa Maria González Delgado
Instituto de Astrofísica de Andalucía
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Espanha
RESUMO: A evolução cósmica de galáxias é uma das questões chave da astrofísica
contemporânea, abarcando um leque de problemas de fronteira que vai desde a física
interna de galáxias até questões cosmológicas como a natureza da energia escura. Esta
riqueza explica porque este tema é o motor central dos maiores projetos internacionais
da atualidade. Levantamentos espectroscópicos na última década, com destaque para o
Sloan Digital Sky Survey (SDSS), coletaram amostras gigantescas e homogêneas de
dados, permitindo, pela primeira vez, uma visão panorâmica das propriedades de
galáxias de diferentes tipos e em diferentes ambientes. A avalanche de dados produzida
por esses mega-surveys inaugurou uma nova era na pesquisa em astrofísica,
envolvendo ferramentas de processamento e análise em escalas há pouco
inimagináveis. Apesar de recente, a exploração dessas minas de dados progrediu
rapidamente, e já produziu uma representação do Universo local bem mais precisa e
detalhada do que se tinha antes. O trabalho desenvolvido na UFSC, centrado no código
de síntese espectral STARLIGHT e sua aplicação ao SDSS atingiu uma posição de
destaque internacional neste contexto, com mais de uma dezena de artigos que
acumulam 800 citações, milhares de acessos a nosso banco de dados público, e várias
dissertações e teses no Brasil e no exterior.
A próxima década será igualmente profícua e desafiadora, com mega-surveys ainda
mais ambiciosos perscrutando o Universo local e distante em distintas faixas espectrais,
com telescópios terrestres e espaciais (LSST, DES, BigBOSS, e outras grandes
colaborações internacionais). Apesar dos vários avanços tecnológicos envolvidos, de
uma ou outra maneira todos esses projetos se baseiam em uma das duas principais
técnicas observacionais em astrofísica: Espectroscopia e Imageamento.
Nosso projeto está focado em uma terceira e mais poderosa técnica que une essas duas
abordagens historicamente independentes. Conhecida como espectroscopia 3D, esta
técnica produz um espectro para cada pixel espacial, combinando o poder de
diagnóstico físico da espectroscopia com a riqueza de informações morfológicas de uma
imagem. A análise de espectros espacialmente resolvidos de galáxias já demonstrou
ser extremamente poderosa, revelando informações valiosas que são parcial ou
totalmente perdidas ao se analisar galáxias inteiras de uma só vez (como no SDSS e
outros surveys). Espectros 3D permitem olhar para dentro das galáxias e entender
suas componentes – como na medicina, entender as partes é necessário para melhor
entender o todo. Unindo a história de formação estelar e a evolução química derivadas
através de nosso código de síntese espectral com a informação espacial poderemos
resolver a evolução de galáxias no tempo e no espaço. Esta importante e promissora
inovação, naturalmente, requer estudos compreensivos com espectroscopia 3D.
A UFSC tem o privilégio de participar de dois projetos pioneiros neste sentido. Nossa
função central nesses projetos é adaptar para dados 3D nossas já consagradas
ferramentas para extração de informação física a partir de espectros, e explorar o novo e
instigante espaço de possibilidades de pesquisa que esta combinação oferece.
O projeto CALIFA, liderado pelo Instituto de Astrofísica de Andalucía, está, desde 2011,
coletando espectros 3D para uma amostra de ~ 700 galáxias representativas da fauna
no Universo local. Este é o primeiro grande survey de espectroscopia 3D em escala
global. Seus resultados serão a referência fundamental para vários estudos ao longo da
próxima década, não apenas pelo valor dos dados per se, mas também para a
reavaliação de resultados obtidos com o SDSS e para fins de planejamento de surveys
3D a escalas maiores. Apesar de amostrar “apenas” 700 galáxias, o CALIFA produzirá
mais de 700 mil espectros, equiparando-se em volume de dados ao próprio SDSS, mas
superando-o por larga margem em quantidade de informação por objeto. Nos próximos 5
anos, os projetos MaNGA e SAMI produzirão surveys conceitualmente similares para
dezenas de milhares de galáxias, mas por operar com conjuntos de dezenas de fibras
não atingirão o grau de detalhamento espacial do CALIFA. Outro aspecto único deste
projeto é que, ao contrário da maioria dos estudos 3D atuais e planejados, ele amostra
galáxias em toda sua extensão óptica, tirando proveito da instrumentação disponível no
observatório de Calar Alto. O CALIFA já está em andamento (98 galáxias já observadas),
e sua conclusão está prevista para 2014, coincidindo, portanto, com o período deste
projeto PVE. Em colaboração com pesquisadores do IAA liderados pela Dra. Rosa
González Delgado, recentemente analisamos 79 galáxias já observadas obtendo
resultados preliminares espetaculares (como ilustrado na figura de capa deste projeto),
que serão aprimorados e explorados em toda sua riqueza ao longo deste projeto.
O projeto JPAS, também liderado pelo IAA, consiste de um mapeamento fotométrico do
céu em 56 filtros estreitos, provendo espectroscopia de baixa resolução para dezenas
de milhões de galáxias, muitas das quais serão espacialmente resolvidas e portanto
poderão ser analisadas como cubos de dados 3D. A baixa resolução espectral implica
em várias limitações, mas o número de galáxias e a profundidade cosmológica (cobrindo
60% da idade do Universo) fazem do JPAS um projeto único em diversos aspectos. Os
telescópios e instrumentos associados a este projeto estão sendo construídos. As
observações terão início em 2013 e devem durar 4 anos.
A pesquisadora visitante indicada é uma autoridade internacionalmente reconhecida em
sua área, com indicadores de produtividade excepcionais, atuação em diversos comitês
científicos e de apoio a agências de fomento, e um já comprovadamente frutífero
histórico de colaboração com a UFSC e outras instituições nacionais. Sua vinda como
PVE tem como objetivo geral consolidar o papel da parceria UFSC-IAA nos projetos
CALIFA e JPAS, concretizado através de artigos conjuntos, da co-orientação de alunos e
supervisão de pós-docs, e do desenvolvimento de uma plataforma pública para
disponibilização dos resultados desses dois projetos inovadores e complementares.
Dado o grau de desenvolvimento desses projetos, os trabalhos a serem desenvolvidos
durante os 3 anos de duração da bolsa PVE estão centrados prioritariamente no CALIFA.
As metas específicas a serem cumpridas e seus respectivos indicadores de
desempenho são: (1) Elaboração de pelo menos 5 artigos explorando os resultados da
aplicação do STARLIGHT-3D aos cubos de dados do CALIFA. (2) Desenvolvimento de
um banco de dados aberto contendo os produtos dessa análise. (3) Co-orientação de um
doutorando da UFSC (via bolsa sanduíche) e de dois doutorandos do IAA, todos eles já
envolvidos no projeto. (4) Definição de estratégias óptimas para extração de informação
física a partir dos dados JPAS, incluindo dados sobre populações estelares e linhas de
emissão. (5) Análise dos primeiros dados coletados pelo JPAS.
Tanto a UFSC como o IAA tem grande interesse nesses projetos inovadores, e o
programa PVE oferece a oportunidade de avançarmos nesta nova fronteira científica em
um momento estratégico, cobrindo o ápice do projeto CALIFA e os primeiros passos do
JPAS. Como um todo, esta colaboração permitirá à equipe a se manter na vanguarda de
estudos espectrais de galáxias, lançando sementes para pesquisa e formação de
recursos humanos ao longo da próxima década. Cumpre por fim ressaltar que, a título de
contrapartida, o IAA se compromete a apoiar com recursos próprios a vinda à UFSC de
outros dois pesquisadores e de doutorandos para missões de trabalho e interação direta
com a equipe brasileira no âmbito deste projeto.
I – CONTEXTO, MOTIVAÇÃO, JUSTIFICATIVA E ATIVIDADES
Este projeto tem como pano de fundo a confluência de avanços recentes em três frentes:
(1) O progresso atingido em técnicas de síntese espectral de populações estelares em
galáxias (eg, Walcher et al 2010 e referências lá citadas), área na qual os grupos do IAA
e da UFSC atingiram liderança internacionalmente reconhecida. (2) A proliferação de
mega-surveys, que, a exemplo da Sloan Digital Sky Survey (SDSS; York et al 2000),
coletam e disponibilizam espectros e/ou imagens para coleções gigantescas de objetos,
as quais, processadas com as ferramentas desenvolvidas na UFSC, produzem um
arsenal de propriedades físicas de alto valor científico para estudos de galáxias e sua
evolução cósmica (eg., Kauffmann et al 2003; Brinchmann et al 2004; Cid Fernandes et
al 2007). (3) O aprimoramento tecnológico e a disseminação de espectrógrafos 3D, que
combinam o poder de diagnóstico físico da espectroscopia com a riqueza de
informações morfológicas e estruturais aportada por imagens (eg., Sanchez et al 2012).
Os pontos 1 e 2 desta lista ainda merecem atenção e aprimoramentos, mas de modo
geral podem ser considerados maduros. Já o 3º ponto, motivação central desse projeto,
se encontra em estágio embrionário, tendo sido pouco explorado. Ao mesmo tempo, ele
representa um enorme salto qualitativo com respeito ao trabalho anterior, na medida em
que agrega informação espacial à espectroscópica, abrindo um novo e vasto nicho de
pesquisa. Os projetos CALIFA e JPAS constituem uma excepcional janela de
oportunidade para explorar este nicho. Esta conjunção de fatores motiva e justifica um
forte investimento no desenvolvimento de know-how para digerir dados 3D.
Outro dado que reforça ainda mais esta proposta é o fato de que ela não se iniciará do
zero. Estudos preliminares realizados em parceria com o grupo liderado pela PVE
indicada demonstram o tremendo potencial deste projeto. Nossa figura de capa ilustra
isso de modo inequívoco. Ela mostra o diagrama cor-magnitude para galáxias do
CALIFA, cerne deste projeto. Os pontos em vermelho correspondem a objetos ainda não
observados. Já as imagens sobrepostas mostram, para 79 galáxias já analisadas, os
mapas de metalicidade estelar (Z) obtidos com a versão 3D de nosso código de síntese
espectral STARLIGHT. A escala de cores vai de azul para Z = 0.1 ao vermelho para
regiões com Z = 2.5 em unidades solares. Várias tendências são evidentes ao olho.
Afora o fato de que galáxias mais luminosas têm Z maior (reflexo da relação massametalicidade), nota-se que os gradientes de metalicidade apresentam comportamentos
sistemáticos a medida que se vai da chamada “nuvem azul”, composta por espirais de
tipo tardio, para a “sequência vermelha”, dominada por galáxias elípticas. Inspecionando
em detalhe galáxias individuais se encontram outras tendências (p. ex., em galáxias
barradas). Este é apenas um pequeno exemplo do rico manancial de informação
disponível nesses dados (ver Kehrig et al 2012 e seção I.2.1 para mais exemplos).
É neste contexto auspicioso e estratégico que se insere esta solicitação de PVE. Nas
seções seguintes apresentamos um relato mais detalhado do know-how já estabelecido
(I.1), alinhavamos as etapas principais do trabalho nos próximos 3 anos (I.2),
descrevemos o papel da PVE (I.3) e as atividades planejadas (I.4).
I.1 – Síntese espectral, o STARLIGHT e sua aplicação a um milhão de galáxias
O grupo da UFSC tem uma longa experiência na área de populações estelares em
galáxias, tendo abordado o problema tanto do ponto de vista prático (Cid Fernandes et al
1998; Schmitt et al 1999) como teórico (Cid Fernandes et al 2001, 2004; González
Delgado et al 2004). Nos últimos anos, esta linha de pesquisa passou por uma transição
que resultou no hoje amplamente utilizado código STARLIGHT de síntese espectral de
populações estelares. Originalmente desenvolvido por Cid Fernandes et al (2004) para o
estudo de uma amostra de “apenas” 79 galáxias de tipo Seyfert 2, o código foi
posteriormente otimizado e adaptado para processar espectros de galáxias em geral
(Cid Fernandes et al 2005, 2009). O STARLIGHT ajusta espectros observados Å por Å,
utilizando combinações lineares de populações estelares simples, cujos espectros são
previstos pela nova safra de modelos de síntese evolutiva de populações estelares
inaugurada pelo trabalho seminal de Bruzual & Charlot (2003). Resumidamente, o código
processa os dados levando-os de um espaço de observáveis (fluxos em cada λ) a um
espaço de propriedades físicas, como massa estelares, idades e metalicidades médias,
profundidade óptica de poeira, dispersão de velocidades estelares e a própria história de
formação estelar (SFH, de Star Formation History) de galáxias. Recuperar a SFH de
galáxias a partir de espectros integrados tem sido uma obsessão da astronomia
extragaláctica desde os trabalhos pioneiros de Tinsley e Faber nas décadas de 60 e 70,
e de Bica e Alloin nos anos 80. A maioria dos métodos tradicionais para atacar este
problema faz uso de índices espectrais (como cores e larguras equivalentes de linhas de
absorção) escolhidos “a dedo” para representar um “resumo” do espectro total. Isto é
verdade tanto para trabalhos antigos (eg, Bica 1988) como recentes (Kauffmann et al
2003; Gallazzi et al 2005), que se baseiam na modelagem de uns poucos índices. A
pretensão de se extrair tanto a partir de tão pouco sempre foi vista com ceticismo. Ao
modelar todo o espectro observado o STARLIGHT suplantou esta limitação.
Maximizando o aproveitamento dos dados, maximizamos também a quantidade de
informação extraída, recuperando com bom grau de detalhamento a SFH e até mesmo a
evolução química, Z(t), de uma galáxia a partir de seu espectro.
A figura abaixo ilustra a aplicação do STARLIGHT a 4 galáxias do SDSS. Os painéis à
esquerda mostram os espectros observados em preto e os modelos em vermelho, com
linhas de emissão marcadas em verde (o código para detecção e medida destas linhas
foi desenvolvido pelo Dr. Abílio Mateus). Os painéis centrais mostram a fração de luz
associada a cada uma das 25 idades utilizadas na síntese. A linha contínua representa
uma versão suavizada desta decomposição, que no fundo representa a própria SFH. As
galáxias nesta montagem pertencem às principais classes espectrais (Star Forming,
LINER, Seyfert e Passiva), definidas com base nas propriedades das linhas de emissão.
Os resultados obtidos são excelentes, e têm sido utilizados em diversos estudos, dentre
os quais destacamos a série de artigos intitulada “Semi Empirical Analysis of
Galaxies” (SEAGal): Cid Fernandes et al (2005, 2007, 2010, 2011); Mateus et al (2006,
2007); Stasińska et al (2006, 2008); Vale Asari et al (2007, 2009). Esta série de artigos
começa com uma apresentação do método e sua aplicação a SDSS. Já neste primeiro
trabalho, obtivemos resultados cientificamente originais, como ajustes espectrais de
qualidade nunca antes obtidos, relações empíricas entre a extinção do gás e a da luz
estelar, e uma forte correlação entre a metalicidade do gás e das estrelas, ambas obtidas
por primeira vez na literatura. Artigos seguintes exploraram temas correlatos e
ampliaram a amostra a todas 926246 galáxias do SDSS, uma empreitada que consumiu
cerca de 200 processadores e que muito nos ensinou sobre como administrar de
maneira eficiente volumes colossais de dados. Outra ilustração da riqueza desta
ferramenta é dada na figura abaixo, que mostra SFHs para 300000 galáxias em função
da posição no diagrama de diagnóstico mais geral proposto por Cid Fernandes et al
(2010). Em cada painel as linhas representam a mediana e os percentis 16 e 84% da
taxa de formação estelar específica em função do tempo para galáxias dentro do quadro,
e os números listam a mediana do logaritmo da massa estelar (em unidades solares). A
quantidade de informação em diagramas como esse é enorme .
Como se vê, a combinação desta ferramenta de trabalho (o STARLIGHT) com a
abundância de espectros disponíveis (o SDSS) abriu um vasto leque de possibilidades
de pesquisa. Este avanço nos permitiu também criar um dos primeiros bancos de dados
públicos com propriedades físicas e SFHs de galáxias. Em www.starlight.ufsc.br o
leitor pode manipular este recurso que integra os resultados de nossa análise aos vários
outros dados disponíveis para as galáxias da SDSS (ver Cid Fernandes et al 2009 para
exemplos práticos das potencialidades deste banco de dados). Vários estudos
independentes utilizaram esse serviço público e gratuito (Bian et al 2007; Liang et al
2007; Lara-López et al 2009, 2010; Peeples et al 2009; Riffel et al 2009, entre muitos
outros), cujo impacto pode também ser medido pelos milhares de acessos já
contabilizados e as cerca de 800 citações aos trabalhos da série SEAGal.
No contexto da presente solicitação, este breve histórico cumpre o papel de atestar a
competência da equipe na análise de espectros de galáxias, na manipulação de
quantidades massivas de dados e sua organização em bancos de dados informativos e
abertos. Estas credenciais avalizam o investimento aqui solicitado para expandir este
tipo de trabalho para a nova era dos espectros 3D.
I.2 – Espectroscopia 3D: STARLIGHT-3D e os projetos CALIFA e JPAS
Espectro integrados de galáxias apresentam linhas de emissão cujas intensidades
refletem o estágio de ionização, densidade, temperatura e composição química do gás, e
a natureza da fonte ionizante. Por sua vez, linhas de absorção e o contínuo revelam as
características das populações estelares, cujas distribuições de idades e metalicidades
representam um registro fóssil da própria evolução da galáxia. A largura destas linhas
indica a dispersão de velocidades estelares, importante diagnóstico do potencial
gravitacional do sistema. Alguma linhas trazem também informações com respeito ao
meio interestelar frio, e tanto a forma do contínuo como o padrão de linhas de emissão
são afetados pela presença de poeira. Imagens, por sua vez, são mais limitadas, no
sentido de que não fornecem uma lista tão longa e diversificada de propriedades físicas.
No entanto, elas proporcionam uma visão do sistema que passa despercebida em um
espectro integrado. A análise de imagens complementa a informação espectroscópica,
dando cara, forma e coordenadas (x,y) àquilo que emite ou absorve luz.
A expressão “um espectro vale por mil imagens” sintetiza o fato de que espectros
oferecem uma série de diagnósticos de propriedades físicas chave de um sistema, as
quais não se revelam através de uma imagem. O ideal, no entanto, é ter espectros e
imagens ao mesmo tempo. Se um espectro vale mil imagens, uma “imagem de
espectros" vale muito mais!
Historicamente, imageamento e espectroscopia são realizados separadamente. Na
última década estas duas principais ferramentas da astronomia foram unidas em
instrumentos genericamente conhecidos como Integral Field Unit (IFU), que provêm
espectros para cada pixel espacial (x,y). Este tipo de dado é também chamado de
espectroscopia 3D, onde as 3 dimensões correspondem a x, y, e λ. O output, portanto, é
um cubo de dados contendo fluxos F(x,y,λ). Este tipo de instrumento une o melhor dos
dois mundos, abrindo um novo e vasto universo de problemas científicos associados à
física de galáxias. Em termos gerais, espectrógrafos-3D permitem derivar
(a) campos de velocidades de estrelas e gás,
(b) a distribuição espacial do gás ionizado e suas propriedades físicas,
(c) distribuição da poeira interestelar,
(d) mapas de populações estelares (idades e metalicidades) e sua evolução,
proporcionando uma compreensão muito mais completa e detalhada dos fenômenos
envolvidos do que é possível com espectroscopia ou imageamento separadamente.
Espectrógrafos 3D estão se disseminando em observatórios ao redor do globo, com
variações em cobertura e resolução angular e espectral que permitem abordar questões
que vão dos detalhes íntimos dos núcleos de galáxias (p. ex., os IFUs do Gemini) até
galáxias inteiras, observáveis com o Potsdam Multi Aperture Spectrophotometer (PMAS),
no observatório de Calar Alto, Espanha. É líquido e certo que esta ferramenta terá um
papel central em estudos de galáxias ao longo da próxima década. É, portanto,
estratégico investir no desenvolvimento do know-how para digerir dados 3D.
O know-how já adquirido na análise de espectros integrados e o novo tipo de dado
disponível com espectrógrafos 3D foram até aqui discutidos de forma separada, mas sua
conexão é evidente, sendo de fato a espinha dorsal deste projeto. A extensão do tipo de
análise espectral detalhada e automatizada já realizada para dados 1D (ver I.1) para
espectros 3D permite atacar uma rica série de problemas científicos através, p. ex., do
mapeamento de populações estelares e seus parâmetros cinemáticos. Aplicações do
STARLIGHT a espectros 3D já foram realizadas (Barbosa et al 2006), mas restritas às
regiões centrais de galáxias. Para uma visão global é necessário mapear galáxias
inteiras. De fato, o mapeamento de galáxias inteiras é crucial para se avaliar efeitos de
abertura em surveys puramente espectroscópicos como a SDSS, cujas fibras de 3’’
cobrem tipicamente 1/3 da luz das galáxias observadas. A existência de gradientes de
populações estelares torna perigosa a extrapolação para a galáxia como um todo de
resultados obtidos a partir da análise de espectros centrais.
I.2.1 - O projeto CALIFA: O melhor instrumento para espectroscopia-3D de grande
campo hoje em dia é o PMAS/PPAK, no observatório de Calar Alto. O projeto CALIFA
(Calar Alto Legacy Integral Field Area survey, www.caha.es/CALIFA) o está utilizando
para mapear 700 galáxias próximas com resolução espectral entre R = Δλ/λ = 850 e
1650 de 3700 a 7000 Å. A figura abaixo ilustra o arranjo hexagonal de fibras que está
usado sendo usado e um exemplo de um dos cubos de dados F(x,y,λ) já obtidos.
O CALIFA representa o precursor de uma nova geração de surveys 3D que
desempenhará um papel dominante na pesquisa ao longo da próxima década, e nossa
participação é instrumental para inserirmo-nos de forma contundente nesta nova era. A
documentação do projeto diz que os principais “science drivers" do projeto são: “(a)
Model the stellar population and constrain the star formation histories; (b) trace the
distribution of ionized gas and estimate chemical abundances for the gas phase; and (c)
measure the kinematic properties of the galaxies, both from emission and from
absorption lines; all these quantities will be reconstructed in maps covering the entire
luminous extent of the galaxies in the sample.” Evidentemente, as ferramentas de análise
do grupo da UFSC se encaixam perfeitamente neste projeto! Por isso mesmo, fomos
convocados pelos coordenadores do CALIFA a participar.
Desde meados de 2011 a parceria IAA+UFSC está debruçada sobre o projeto CALIFA.
Apesar de várias pendências relativas à calibração dos dados e também dos modelos de
populações estelares usados, os resultados já obtidos são verdadeiramente excelentes,
ultrapassando nossas melhores expectativas. A figura de capa, já comentada, ilustra um
dos muitos resultados obtidos. As figuras abaixo são análogas a da capa, mas mapeiam
a idade média e a extinção em função da localização no diagrama cor magnitude. Já a
figura seguinte mapeia o crescimento de uma galáxia, obtido através da transformação,
via STARLIGHT-3D, do cubo espectral F(x,y,λ) em mapas da densidade de massa
estelar em função de x, y e para diferentes instantes no tempo (desde 14 Gyr até o
presente). O painel superior traça o crescimento dentro (linha vermelha) e fora (azul) do
raio contendo a metade da luz (marcado com um círculo nas imagens), ilustrado de
maneira aproximada a evolução do bojo e do disco desta galáxia espiral.
Apesar de preliminares, esses resultados ilustram de forma eloquente o tremendo
potencial do CALIFA, e explicam a prioridade que damos à exploração desses dados
nos próximos 3 anos.
I.2.2 - Espectroscopia de baixa resolução para dezenas de milhões de galáxias - o
projeto JPAS: Se por um lado espectrógrafos-3D provêm dados muito mais ricos do que
aqueles derivados a partir de espectros 1D, por outro ainda tardará muito tempo até que
surveys equiparáveis à SDSS sejam realizados em 3D com o mesmo nível de qualidade
que o CALIFA. Mesmo projetos como o MaNGA ou o SAMI (coordenados por grupos
americanos e australianos, respectivamente), apesar de importantes, não chegarão a
cinco dígitos dentro da próxima década. Nada que se compare ao milhão de espectros
da SDSS e o poder imbatível que a estatística de grandes números proporciona.
Felizmente, existe uma alternativa. Uma maneira simples de se obter espectros-3D sem
espectrógrafos é tomar imagens em um grande conjunto de filtros. A fotometria assim
obtida fornece valores de fluxos em cada banda λ e para cada pixel (x,y). Para filtros
suficientemente estreitos, o cubo de dados F(λ,x,y) é conceitualmente idêntico ao obtido
com espectrógrafos-3D, com enormes vantagens em termos de custo, complexidade e
cobertura espacial, mas com uma resolução espectral bastante inferior.
Um projeto de grande porte que segue esta abordagem está sendo conduzido por outra
parceria entre Espanha e Brasil, da qual também participamos. Trata-se da instalação no
Javalambre Astrophysical Observatory (Teruel, Espanha) de um telescópio robótico que
imageará ~¼ do céu em um sistema inédito de 56 filtros com 100 Å de largura. A
motivação central deste projeto, conhecido como JPAS, é de origem cosmológica:
estudar a natureza da energia escura através de oscilações acústicas de bárions,
usando os 56 filtros para medir redshifts fotométricos com altíssima precisão (Benítez et
al. 2009). Este é um tema quente em cosmologia (vide o último premio Nobel de Física!).
Nem o grupo da UFSC nem o da Dra. González Delgado no IAA têm experiência nas
questões cosmológicas do JPAS, mas os “benefícios colaterais” deste projeto são
tremendos e de nosso direto interesse. Os dados a serem produzidos são, no fundo,
espectros de galáxias (nosso prato predileto), e milhões delas (outra especialidade do
grupo). Para galáxias mais distantes os espectros serão analisados em forma integrada
(1D), mas para as mais próximas os dados terão resolução angular suficiente para
serem analisados como espectros 3D. A resolução espectral de R ~ 60 será bem inferior
à do SDSS ou do CALIFA, o que limita o tipo de análise que pode ser feito, mas em pelo
menos 2 aspectos o JPAS será superior: estatística (~ 100 milhões de galáxias) e
profundidade cosmológica (até z ~ 1). Nossa experiência com os projetos STARLIGHTSDSS e CALIFA será de grande valia nesta colaboração. Tanto é assim que o
coordenador deste projeto e a PVE indicada são co-responsáveis pela coordenação do
Science Working Group on Galaxy Evolution dentro da colaboração JPAS.
Ao contrário do CALIFA, que já está coletando dados, o JPAS ainda está em construção.
Pelo cronograma do projeto, o principal telescópio deverá entrar em funcionamento
dentro de um ano, e as observações cientificas propriamente ditas só devem começar
em meados de 2013. Um dos membros de nossa equipe, o Dr. A. Kanaan, está
diretamente envolvido com o desenvolvimento de software e hardware da
instrumentação associada, e deverá realizar “atividades de campo” no observatório em
2013 e 2014. Até o início do survey, os demais membros concentrarão suas atividades
em estudos de viabilidade, simulações e desenvolvimento de técnicas que permitam
extrair desses dados informação análoga à que se extrai de dados espectroscópicos
propriamente ditos. Estudos preliminares nesse sentido já foram iniciados (dissertação
de mestrado W. Schoenell, na UFSC), e sugerem que a perda de informação pode ser
bem menor do que o intuitivamente esperado. De qualquer modo, no contexto da
presente solicitação, este projeto terá uma prioridade menor do que o projeto CALIFA.
Grosso modo, calculamos que ¾ do trabalho será dedicado ao CALIFA e ¼ ao JPAS.
I.3 – A Pesquisadora Visitante Estrangeira e seu papel no projeto
A Dra. Rosa González Delgado satisfaz com folga o perfil desejado de um Pesquisador
Visitante estrangeiro nesta chamada.
Sua carreira científica começou no Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), tendo
também passado pelo Space Telescope Science Institute (Baltimore, EUA) antes de
assumir sua posição de pesquisadora do CSIC no IAA. Suas áreas de atuação são
populações estelares, formação estelar e atividade nuclear em galáxias. Tem 188
entradas no NASA Astrophysics Data System. Publicou 85 artigos em revistas de alto
impacto (ApJ, MNRAS, AJ, e A&A). Seus trabalhos já foram citados 4800 vezes, e seu
parâmetro de Hirsch é 32. Seus 27 artigos como primeira autora acumulam 1320
citações. Sua interação com pesquisadores e alunos brasileiros (de 4 estados da
federação: SC, RS, SP e RJ) é de longa data, e já resultou em mais de 20 artigos.
A Dra. RGD tem uma ampla participação em congressos (mais de 90 contribuições
apresentadas), 10 palestras de revisão e mais de 20 contribuições orais. Tem também
longa experiência na organização de congressos internacionais, tendo participado de 11
comitês organizadores e atuado como editora de 5 livros. Sua projeção internacional é
também refletida por sua participação em comitês internacionais de avaliação de
projetos de pesquisa para o Telescópio Espacial Hubble, para os telescópios da ESO, e
como presidenta do comitê de alocação de tempo do Observatório de Calar Alto
(2005-2009). Atua regularmente como árbitro das principais revistas. Participou também
como especialista no comitê de seguimento dos projetos ‘Consolider 2007’. Participou de
várias colaborações internacionais (LAG, GEFE, WSO, SIDE, etc), e atualmente integra
os projetos ALHAMBRA, JPAS e CALIFA. Desde Março de 2010 assumiu posto de
assessora adjunta para Astrofísica junto à coordenação de área de Física e Ciências do
Espaço da Agencia Nacional de Evaluación y Prospección, posição análoga ao CA do
CNPq, que inclui responsabilidades como coordenar a avaliação e seleção de
candidatos aos programas Ramón y Cajal e Juan de la Cierva. Atua também como
coordenadora na avaliação de projetos do Plan Nacional para Astronomía y Astrofísica.
No contexto da presente solicitação, cabe ressaltar que a Dra. González Delgado
coordena o grupo que está liderando toda a parte de análise de populações estelares
dentro da colaboração CALIFA, cerne deste projeto, além de compartir com o anfitrião
brasileiro a coordenação do grupo de trabalho sobre evolução de galáxias no JPAS. Ela
é, portanto, o principal elo entre esses grandes projetos e a UFSC. Sua vinda como
PVE possibilitará a continuidade dos estudos iniciados, potencializando o envolvimento
dos membros brasileiros da equipe, incluindo estudantes.
A interação direta através de visitas longas e frequentes é necessária para avançar no
ritmo que a pesquisa exige. No caso do CALIFA (cerne deste projeto), nossa janela de
oportunidade tem um “prazo de vencimento” estimado em meados de 2013. Por
pertencer (através da colaboração já estabelecida com a PVE) ao consórcio CALIFA,
temos acesso privilegiado aos dados antes de sua liberação. A menos que avancemos
neste período, os competidores nos alcançarão (usando nossos próprios dados!), e
perderemos nossa vantagem competitiva nesta nova fronteira.
I.4 – Atividades planejadas para o triênio
Esta seção lista o conjunto de atividades específicas relacionadas ao projeto, divididas
entre atividades associadas ao CALIFA (C) e o JPAS (J).
(C1) Finalização dos estudos de re-calibração dos dados. Estes estudos estão sendo
conduzidos em contato direto com o pessoal do Observatório de Calar Alto e do Instituto
de Astrofísica de Potsdam (Alemanha), responsáveis pela redução dos dados, e visam
corrigir distorções detectadas por nossa equipe nos espectros iniciais.
(C2) Definição do conjunto de modelos espectrais populações estelares simples para
uso com STARLIGHT-3D. Os estudos já realizados usam modelos preliminares de
Charlot & Bruzual, os quais superam os de Bruzual & Charlot (2003) em vários aspectos,
mas ainda apresentam deficiências, além de não estarem disponíveis nem publicamente
documentados. A alternativa mais promissora é combinar os modelos de Vazdekis et al
(2010), excelentes para idades acima de 100 Myr, com os de Granada (González
Delgado et al 2005; Martins et al 2005), mais adequados para idades menores.
(C3) Versão final da pipeline de análise de populações estelares. Este trabalho consiste
na concatenação (e documentação) de um conjunto de scripts que processam os cubos
de dados originais para serem analisados com os STARLIGHT-3D, rodam ajustes
espectrais iniciais, refinam máscaras espectrais, rodam ajustes finais e transformam os
resultados em arquivos fits contendo toda a informação extraída do ajuste.
(C4) Definição do código a ser usado para medida de linhas de emissão. Nosso grupo já
possui programas que medem linhas de emissão a partir dos espectros residuais obtidos
dos ajustes espectrais com o STARLIGHT, mas outros membros da colaboração CALIFA
estão refinando esses ajustes, e ainda nos falta estabelecer qual o método mais
adequado e realizar as medidas finais..
Todas essas atividades de caráter fundamentalmente “técnico”, e fundamentais para a
exploração científica dos resultados, já se encontram em estágio avançado de
desenvolvimento. As etapas a seguir se concentram na análise dos resultados.
(C5) Redação de artigos explorando os resultados do STARLIGHT-3D aplicados ao
CALIFA. Os primeiros artigos planejados explorarão tendências sistemáticas obtidas ao
longo do diagrama cor-magnitude, como gradientes de metalicidade, idade, extinção e o
crescimento da massa estelar. Um resultado geral já evidente em nossa análise é que
galáxias crescem de dentro para fora. Temos também evidência de que os gradientes
de metalicidade evoluem de maneira diferente para galáxias de diferentes tipo. Os
artigos iniciais quantificarão esse processo, estudando-o em função das propriedades
globais das galáxias.
(C6) Participação em estudos conduzidos por outros membros da colaboração. A análise
de populações estelares no CALIFA, liderada por nossa equipe, aporta informação
relevante para uma série de estudos liderados por outros grupos dentro da colaboração.
Exemplos de estudos já em andamento incluem: linhas de emissão em galáxias de tipo
temprano (eg, Kehrig et al 2012), e um estudo da galáxia Mice (NGC 4676 A e B, um
sistema em interação contendo uma diversidade de fenômenos dinâmicos e mecanismos
de ionização) sendo liderado pela Dra. V. Wild (Edinburgo).
(C7) Workshop da equipe em Abril 2013, na UFSC. Além da PVE e os membros da
UFSC, 2 pesquisadores (E. Perez e R. G. Benito) e 2 estudantes (R. L. Fernandez e C.
Cortijo) do IAA participarão desse encontro de trabalho.
(C8) Estágio sanduiche de André Amorim no IAA (ver seção V deste documento).
(C9) Elaboração de um banco de dados com os produtos do projeto. O CALIFA liberará
seus dados para a comunidade. Seguindo este mesmo espírito de “legacy survey”,
disponibilizaremos os resultados da análise com o STARLIGHT-3D, nos mesmos moldes
gerais do que já fizemos em www.starlight.ufsc.br.
(C10) Nova versão do STARLIGHT. Em parceria com a PVE e seu grupo, estamos
testando uma nova versão do STARLIGHT que, entre outras inovações, permite
incorporar uma série de outros vínculos ao ajuste espectral de galáxias. Uma vez
concluídos os testes e a documentação, esta versão será liberada para uso geral.
No contexto do JPAS, as atividades a serem desenvolvidas compreendem:
(J1) Redação do capítulo sobre evolução de galáxias com o JPAS para o “white paper”
do projeto.
(J2) Avaliação dos resultados do “Desafio # 1”. Lançado pelo coordenadores do Science
Working Group (RCF e RGD) ao final de 2011, este teste visa comparar diferentes
métodos para estimar propriedades físicas de galáxias a partir de fotometria JPAS.
Dados simulados foram produzidos e distribuídos para os membros da colaboração, os
quais aplicarão suas técnicas de síntese de populações estelares.
(J3) Experimentos 3D. Nessa atividade geraremos cubos de dados amostrados nos
filtros JPAS a partir de galáxias observadas pelo CALIFA. A análise dos resultados
obtidos nos permitirá avaliar de forma realista as limitações do uso do JPAS como um
espectrógrafo 3D.
(J4) Optimização de métodos para extração de propriedades espectroscópicas e físicas,
incluindo aplicação aos dados do survey ALHAMBRA (já conduzido pelo IAA).
(J5) Aplicação dos métodos desenvolvidos aos primeiros dados produzidos pelo JPAS.
(J6) Participação no desenvolvimento instrumental (hardware e software), incluindo
missões de trabalho no observatório de Javalambre.
Além dessas atividades, a PVE ministrará um curso no Programa de Pós Graduação
em Física da UFSC. Também o Dr. Enrique Pérez, do IAA, ministrará um curso de PG
durante uma de suas visitas associadas a este projeto. A exemplo de atividades
anteriores coordenadas pela UFSC, os cursos serão abertos a alunos de outras
instituições.
II. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO DO PROJETO E DAS VISITAS ANUAIS DO
PVE AO PAÍS
As visitas da PVE seguirão o seguinte cronograma:
2012: Duas visitas, uma durante o mês de julho e outra em outubro (uma das passagens
será paga pela própria PVE).
2013: Uma visita, de março a maio.
2014: Uma visita, de outubro a dezembro.
A tabela abaixo detalha o cronograma das atividades planejadas, seguindo a numeração
estabelecida na seção I.4 desse documento.
2012
C1 – C4
X
C5, C6
X
2013
2014
X
X
C7
X
C8
X
X
C9
X
C10
X
J1, J2
X
J3, J4
X
X
J5, J6
X
X
Cursos PG
X
X
III. ORÇAMENTO DETALHADO
Os recursos de custeio e capital aportados nesta chamada serão utilizados para:
1) Custear duas viagens (de 10 dias cada) do Dr. A. Kanaan ao observatório de
Javalambre para instalação e teste dos instrumentos. Entre passagens e diárias, cada
uma dessas atividades de campo custarão em torno de R$5850.
2) Parte dos recursos do projeto serão reservados para aquisição de material
bibliográfico, contribuindo para suprir uma carência histórica ainda não resolvida na
UFSC.
3) Upgrades dos recursos computacionais na UFSC. Os itens b, c e d da tabela abaixo
constituem as peças para montar um servidor de processamento. O cluster atualmente
disponível na UFSC (iniciado com recursos angariados pelo próprio coordenador deste
projeto) serve a um crescente número de alunos de pós graduação (já são mais de meia
centena), a maioria de outros grupos de pesquisa. Esta forte demanda se traduz em um
limite de 6 processos por usuário, o que torna impraticável a análise mesmo de uma
única galáxia do CALIFA (cerca de 1000 espectros) em um tempo aceitável. Com este
servidor dedicado poderemos processar 48 espectros simultaneamente. Além dessa
unidade de processamento, os recursos serão usados para incrementar nosso storage
server com unidades de armazenamento de estado sólido (item e), expandindo
quantitativa e qualitativamente os recursos já existentes, para adquirir uma nova bateria
para nosso no-break (f) e trilhos para adicionar a unidade de processamento ao rack já
existente. OBS: Por se tratar da compra de peças isoladas, estes itens estão orçados na
rubrica de custeio.
4) Tradicionalmente a montagem e instalação de hardware e software é realizada por
estudantes, mas esta prática não é recomendável nem profissional. Por isso reservamos
R$5 mil para a contratação de serviços especializados para instalação dos novos itens e
também para manutenção do sistema (serviços de terceiros, item ).
5) Computadores portáteis para o doutorando que realizará estágio sanduíche no
exterior, para o pós-doc do projeto e para o coordenador.
A tabela abaixo detalha esses gastos. O total geral é de R$149,952,94.
Item
Viagem
Qtd Descrição
2
Viagem de 10 dias do Dr.
Antônio Kanaan ao Obs. de
Javalambre.
10 diárias de US$220
(totalizando R$3916) mais
passagem ida e volta a
aproximadamente R$2000
Valor unit.
R$ 5.850,00
Total (R$)
11.700,00
Material
bibliográfico
1
Livros de astrofísica para a
biblioteca.
R$6600,00
6600,00
Computador
pessoal (a)
3
MacBook Pro 17" com
processadores i7 quad de
2.40GHz, 8GB de memória.
Para o doutorando
sanduiche, o pós-doc e o
coordenador.
R$10.799,00
32.397,00
Chassis do
servidor (b)
1
Chassis com placa mãe
Supermicro SYS-5086B-TRF
para até 8 processadores
Xeon série X7500
Socket-1567. Este chassis
possui 8 slots para
processador 64 slots para
memória, 10 slots PCIe e 16
baias para HD. Foram
utilizados apenas 6
processadores, 4 slots de
memória e 4 slots PCIe. Isto
significa que podem ainda ser
feitos upgrades, estendendo
a vida útil do servidor.
US$8.388,14
14.679,25
Processador
do servidor (c)
6
6 processadores Intel Xeon, US$4.048, 20
2.26GHz, modelo X7560
Socket-1567, com 8 núcleos
cada, totalizando 48 núcleos.
O servidor será capaz de
executar 48 processos
simultâneous..
42.506,10
Memória do
servidor (d)
4
4 módulos de memória DIMM
Supermicro
DDR3
(1333MHz), com 16GB cada,
totalizando 64GB. São
1.33GB por núcleo,
permitindo processar grandes
volumes de dados.
2.565,78
US$366,54
Storage (e)
4
4 drives de estado sólido
(SSD) OCZ PCIe com 960GB
cada, totalizando 3.84TB.
Estes drives de estado sólido
têm velocidade de
transferência extremamente
superior aos discos rígidos,
em torno de 1500MB/s. Uma
boa parcela do tempo de
execução dos programas
será dedicada a entrada/
saída, dado o volume imenso
de
dados
em
um
espectro-3D. Estes discos
reduzirão significativamente
este gargalo.
US$3.260,78
22.825,46
Bateria para
no-break (f)
1
Bateria para no-break SmartUPS RT 192V RM Battery.
Esta bateria é montável em
rack, e irá ampliar a carga do
nosso no-break, dado que
será incluído um novo
servidor no rack.
US$1151,97
2.015,95
Trilho para rack
(g)
Serviço
1
Trilhos para montagem do
chassis do server no rack.
Serviços de terceiros. Inclui:
(1) montagem e configuração
do servidor novo (instalação
de OS e/ou serviço de
virtualização); (2)
configuração de backup
(tanto do novo servidor
quanto dos servidores já
existentes na estrutura atual);
(3) configuração de no-breaks
e políticas de desligamento e
notificações, tanto
relacionadas a energia
quanto aos alarmes normais
em servidores; (4)
documentação da estrutura
do cluster e documentação
d e m a n u t e n ç ã o . Va l o r
aproximado.
US$75,13
131,48
R$5.000,00
5.000,00
Despesas
1
US$5446,59
9531,53
1
Custos de importação, 18%
do total correspondente
Valores em azul indicam preços (por unidade) em US$. A taxa de câmbio adotada é de R
$1,75 por US$, e as taxas de importação sobre os valores em US$ foram calculadas
seguindo o estabelecido no item II.1.4.5 do edital. Cotações para os itens foram obtidas
através da internet. Na época da preparação deste projeto, os respectivos links eram os
seguintes:
(a) http://store.apple.com/br/browse/home/shop_mac/family/macbook_pro
(b) http://www.wiredzone.com/Supermicro-SYS-5086B-TRF-Barebone-5U-S-1567-f--up-to-8x-Xeon-7500~10020961~0.htm
(c) http://www.wiredzone.com/Intel-AT80604004869AA-2.26GHz-MP-Xeon-X7560-8-Core-Socket-1567~10020173~0.htm
(d) http://www.wiredzone.com/Supermicro-MEM-DR316L-HL01-LR13-16GB-DDR3-PC3L-10600(1333MHz)240pLRDIMM~10021140~0.htm
(e) http://www.wiredzone.com/OCZ-RVD3X2-FHPX4-960G-Hard-Drive-Solid-State-(SSD)-960GB-PCI-E~32026374~0.htm
(f) http://www.wiredzone.com/APC-SURT192RMXLBP-Lead-Acid-Smart-UPS-RT-192V-RM-Battery-~30452115~0.htm
(g) http://www.wiredzone.com/Supermicro-MCP-290-00058-0N-2U,-3U,-17.2in-W-Short-Rail-Set-~10019091~0.htm
IV. GRAU DE INTERESSE E COMPROMETIMENTO INSTITUCIONAL COM O
ESCOPO DA PROPOSTA
Tanto a UFSC como o IAA tem grande interesse nesse projeto de PVE. O interesse do
IAA pode ser medido pelo fato de que esta instituição é co-responsável pelo observatório
de Calar Alto, onde o projeto CALIFA está sendo conduzido, tendo sido agraciado com
210 noites de observação. A responsabilidade sobre o observatório é compartida com o
Max-Planck-Institut für Astronomie de Heidelberg (Alemanha), instituição que também
apoia e participa do CALIFA. Além disso, vários pesquisadores, estudantes e pós-docs
do IAA participam ativamente do CALIFA e também do JPAS, demonstrando um forte
grau de interesse e comprometimento da instituição. Por fim, a PVE e a direção do IAA
se dispõe a usar recursos próprios para bancar viagens de outros membros da
equipe espanhola ao Brasil para acompanhar o andamento deste projeto.
Do lado da UFSC, o interesse não poderia ser maior. Afinal de contas, participar desses
projetos de ponta sem ter que pagar a maior parte da conta (os custos de operação dos
telescópios e do pessoal responsável pelo trabalho pesado de observação e redução
dos dados) é um privilégio e tanto, ainda mais quando se considera o envolvimento
direto de estudantes da UFSC neste processo.
V. DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PELOS
DEMAIS PARTICIPANTES DO PROJETO
A equipe deste projeto compreende pesquisadores e alunos da UFSC (dois
pesquisadores nível 1C, dois nível 2, e cinco alunos de pós graduação) e do IAA (dois
pesquisadores com perfil equivalente a 1A do CNPq, um pós-doc e dois doutorandos),
além de um pós-doc brasileiro. Abaixo resumimos as atividades de cada um. Ênfase é
dada aos trabalhos a serem desenvolvidos pelos bolsistas sanduiche e pós-doc (dois
primeiros membros da lista a seguir) beneficiários das cotas adicionais de bolsa aqui
solicitadas. Antes de iniciar, é relevante mencionar que existe muito mais gente envolvida
no projeto do que os membros listados abaixo, posto que tanto o CALIFA como o JPAS
são colaborações internacionais. O CALIFA, por exemplo, já contem mais de 80
membros espalhados por 16 países. Os estudos propostos neste projeto serão liderados
por nossa equipe, mas é certo que vários desses outros pesquisadores contribuirão, seja
em aspectos técnicos (observações e redução dos dados) ou na interpretação de nossos
resultados, complementando a expertise de nossa equipe.
* André Luiz de Amorim, doutorando na UFSC que realizará estágio sanduíche com a
PVE em 2013.
O trabalho a ser desenvolvido pelo aluno no IAA combina sua experiência anterior com
as necessidades do projeto CALIFA. Durante seu mestrado, André analisou dados do
satélite ultravioleta GALEX, combinando-os com dados da SDSS e de nossa análise
espectral com o STARLIGHT. Este tipo de estudo pancromático será estendido ao
CALIFA. Esta combinação será usada tanto para construir diagnósticos puramente
empíricos (eg, mapas de cores UV-óptico) como em análises mais detalhadas usando a
nova versão do STARLIGHT que possibilita o ajuste simultâneo de espectros ópticos e
de fotometria em qualquer banda. A informação UV será particularmente interessante
para resolver ambiguidades relacionadas à lei de extinção interestelar, à presença de
populações estelares jovens e efeitos de extinção diferencial.
Outro aspecto a ser trabalhado é a implementação de ferramentas de visualização para
cubos de dados e os diversos produtos derivados com o STARLIGHT-3D. André tem um
perfil ideal (e muito raro!) para esta tarefa. Sua farta experiência computacional,
complementada com os conhecimentos adquiridos durante o período no qual trabalhou
como programador na indústria de jogos, fazem dele o membro mais capacitado de
nossa equipe para atacar os desafios de visualização e análise multidimensional
envolvidos no CALIFA + STARLIGHT-3D.
Por fim, André tem comprovada experiência em banco de dados, tendo implementado a
extensão do observatório-virtual STARLIGHT-SDSS para incluir dados do GALEX, além
de ser atualmente responsável pela manutenção desse serviço. No contexto deste
projeto, André desenvolverá o banco de dados relacionado aos produtos da aplicação do
STARLIGHT-3D ao CALIFA. Esta tarefa terá início durante sua estadia no IAA, durante a
qual poderá interagir diretamente com pesquisadores espanhóis e alemães que estão
montando o banco de dados do CALIFA.
* Natalia Vale Asari, pós-doc no Institute of Astronomy (Universidade de Cambridge,
GB), iniciará um pós-doutorado na UFSC em 2013.
Oriunda da UFSC, onde concluiu seu doutorado em 2010 (em cotutela com o
Observatoire de Paris-Meudon, sob a co-orientação da Dra. Grazyna Stasinska), a Dra.
N. Asari está, desde 2011 trabalhando no projeto CALIFA sob a supervisão de um de
seus coordenadores, o Dr. Robert Kennicutt. Ao término de seu pós-doc no exterior, em
março de 2013, ela retornará ao Brasil e assumirá a bolsa de pós-doc pleiteada nesse
projeto. Sua função no contexto deste projeto será (1) adaptar as ferramentas para
construção automática de máscaras espectrais para linhas de emissão para espectros
do CALIFA, (2) trabalhar aspectos relacionados à poeira interestelar, explorando novas
“features”
já implementadas (mas ainda não testadas) no STARLIGHT que permitem
modelar sistemas com mais que uma componente de poeira, e (3) implementar, de modo
auto-consistente com as medidas de linhas de emissão, a modelização do contínuo
nebular na decomposição espectral realizada pelo STARLIGHT. Este último aspecto
constitui um avanço particularmente importante e inovador, ignorado (por sua
complexidade) pelos principais códigos de síntese espectral da atualidade.
O excelente currículo da Dra. Asari, sua ampla experiência em temas relacionados a
este projeto, seu envolvimento com o projeto CALIFA e interação já estabelecida com o
grupo do IAA (com a qual já publicou artigos e vem trabalhando), fazem dela a candidata
natural para a bolsa de pós-doc associada a este projeto PVE.
* Dr. Enrique Pérez, pesquisador titular do IAA. Junto com a Dra. R. González Delgado,
coordena o grupo do IAA que está liderando os estudos sobre a história de formação
estelar nos cubos de dados CALIFA. Desenvolveu a primeira versão da pipeline CALIFA
+STARLIGHT-3D e uma série de ferramentas auxiliares de visualização e análise dos
dados. Está participando ativamente do processo de aprimoramento da calibração dos
dados. Visitará a UFSC pelo menos 2 vezes durante o próximo triênio, com recursos do
IAA. O Dr. Pérez é também um especialista em física de nebulosas ionizadas. Durante
uma de suas visitas, o Dr. Pérez se propõe a ministrar um mini-curso a nível de pósgraduação na UFSC, aberto a estudantes de outras instituições. Trata-se de um
pesquisador sênior do mesmo nível da PVE, com mais de 100 artigos em revistas
indexadas e 3000 citações. Tem o perfil equivalente ao de um pesquisador 1A do CNPq.
* Dr. Rubén Garcia Benito, pós doutor no IAA. Está trabalhando na redução dos dados
do CALIFA, verificando a calibração dos espectros, corrigindo efeitos instrumentais e
coordenando a pipeline que de processa os cubos de dados originais através do
STARLIGHT-3D, utilizando o GRID de mais de 400 processadores do IAA. Além dessas
atividades chave para o projeto, está trabalhando na automatização de medidas e de
linhas de emissão. Visitará a UFSC em 2013, patrocinado com verbas do IAA.
* Clara Cortijo, doutoranda no IAA, orientada pela PVE. Está trabalhando em dados 3D
para galáxias em interação, utilizando o STARLIGHT-3D e explorando a inclusão de
novos vínculos aos ajustes de populações estelares, como a luminosidade no
infravermelho (produzida por luz estelar reprocessada por poeira) e linhas de
recombinação (vinculadas às estrelas jovens e massivas).
* Rafael López Fernández, doutorando no IAA, orientado pelo PVE. Está aplicando
técnicas de tomografia PCA (desenvolvidas pelo grupo do Prof. J. Steiner na USP) aos
dados do CALIFA, métodos de filtragem de ruído e outras ferramentas matemáticoestatísticas analíticas, aproveitando sua formação como matemático (Universidade de
Granada). Realizará estágio na UFSC em 2013, financiado com recursos da Espanha.
* William Schoenell, doutorando no IAA sob a supervisão do coordenador científico do
projeto JPAS (N. Benítez). Oriundo da UFSC, tendo realizado IC e mestrado com o
coordenador deste projeto, William está desenvolvendo seu projeto no IAA em torno do
projeto JPAS. Dando seguimento ao trabalho iniciado no mestrado, William otimizará a
técnica de casamento espectral para inferir propriedades de galáxias observadas pelo
JPAS através da comparação com galáxias observadas em maior resolução espectral
pelo SDSS. Em antecipação aos dados do JPAS, William conduzirá um estudo piloto no
qual aplica a mesma técnica aos dados do ALHAMBRA (Moles et al 2008), um survey
multi-banda análogo ao JPAS (mas com menos filtros) já conduzido pelo IAA.
* Prof. Dr. Abilio Mateus (UFSC, pesquisador CNPq nível 2): Especialista em efeitos
ambientais em galáxias, tem forte interesse em explorar os dados do JPAS para estudar
como o ambiente afeta a evolução das galáxias em grandes escalas. Além disso, o
projeto CALIFA proporcionará um conjunto de dados sem precedentes para o estudo dos
efeitos das interações entre galáxias nas suas populações estelares.
* Prof. Dr. Antonio Kanaan (UFSC, pesquisador CNPq nível 2): Especialista em anãs
brancas e instrumentação astronômica, está participando ativamente dos projetos
instrumentais relacionados ao JPAS (câmara, óptica, sistema de robotização, etc.).
Realizará atividades de campo no observatório de Javalambre durante a fase de
instalação e testes dos instrumentos. Participa também de projetos para estender o
JPAS ao hemisfério sul.
* Prof. Dr. Raymundo Baptista (UFSC, pesquisador CNPq nível 1C): Especialista em
estrelas binárias em interação e também em instrumentação, tem interesse no JPAS e
em sua versão austral. Ambos surveys proporcionarão a oportunidade de detectar novos
sistemas estelares variáveis, os quais serão objeto de estudos mais detalhados.
* Marielli de Souza Schlickmann (doutoranda na UFSC): Está desenvolvendo sua tese
com base nos dados do SDSS, estudando relações entre massa, metalicidade e história
de formação estelar. Utilizará resultados do CALIFA para avaliar os efeitos de abertura e
falta de resolução espacial nos espectros do SDSS. Para isso serão analisados
espectros 3D colapsados para 1D em pseudo-aberturas equivalentes a das fibras da
SDSS. Este estudo pode resultar em uma séria reavaliação de resultados anteriores
(incluindo estimativas das massas). Será igualmente importante investigar estratégias
para corrigir as distorções nas propriedades físicas resultantes dessas limitações.
* Fabio Rafael Herpich (doutorando, UFSC): Atualmente desenvolve projeto sobre as
propriedades físicas de galáxias do SDSS observadas no infravermelho médio e distante
por outros surveys (como o WISE). Uma das etapas deste projeto envolve o uso dos
dados fotométricos no infravermelho como dado de input para o STARLIGHT,
aprimorando dessa forma o código e verificando a robustez dos resultados.
* Eduardo Alberto Duarte Lacerda (mestrando, UFSC): Aproveitando sua experiência
em bancos de dados, Eduardo auxiliará o doutorando André Amorim na implementação
da plataforma web que disponibilizará à comunidade os produtos da aplicação do
STARLIGHT-3D ao CALIFA.
* Giovanni Formiguieri (mestrando, UFSC): Aproveitando a experiência adquirida em
sua IC, Giovanni contribuirá na análise espectral através de PCA, projeto do qual
também participa Rafael López Fernández.
VI. DISPONIBILIDADE EFETIVA DE INFRA ESTRUTURA E DE APOIO
TÉCNICO PARA O DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
A infra estrutura essencial por trás deste projeto está dada pelos observatórios de Calar
Alto e Javalambre. O primeiro desses já existe há mais de 3 décadas, e seu maior
telescópio está coletando dados para o CALIFA. 210 noites de observação foram
alocadas ao projeto. Já o segundo ainda está em construção, mas o financiamento dos
telescópios e principais instrumentos já está assegurado. Em ambos casos, apoio
técnico por engenheiros e astrônomos de suporte está garantido.
Além dessa infra estrutura observacional crucial, este projeto depende de recursos
computacionais adequados para processar quantidades massivas de dados. Tais
recursos estão disponíveis em ambos lados do atlântico. Na UFSC, um cluster de
computadores e um servidor de armazenamento foram montados ao longo dos últimos 8
anos com recursos de diversas fontes (Editais universais do CNPq, FINEP, INCT-A, grant
de produtividade). Estes recursos computacionais necessitam atualização constante, e
boa parte dos recursos angariados neste projeto serão usados neste sentido. Também
do lado do IAA a infra estrutura computacional é adequada, e o grupo liderado pela PVE
dispõe de recursos para eventuais atualizações. Em particular, o IAA possui um sistema
de GRID com cerca de 400 nodos de processamento, o qual vem sendo utilizado
intensamente por nossa equipe na análise de dados do CALIFA.
Em suma, o projeto dispõe da infraestrutura observacional, computacional e do apoio
técnico necessários para sua realização.
VII. PREVISÃO DE GANHOS E BENEFÍCIOS PARA A UFSC COM A VINDA DO
PVE
Os benefícios mais diretamente quantificáveis da vinda do PVE serão os artigos (e
citações) que resultarão da colaboração e a formação de recursos humanos para a
pesquisa proporcionada pela co-orientação de estudantes e os cursos a serem
ministrados. De um ponto de vista mais geral (menos quantitativo, porém mais
estratégico) a vinda da PVE proporcionará um grau de envolvimento do grupo da UFSC
com os projetos CALIFA e JPAS que não seria possível à distância. O forte envolvimento
nesses projetos pioneiros abrirá portas, inserindo a UFSC no contexto de projetos
inovadores e que envolvem dezenas de pesquisadores espalhados em instituições ao
redor do globo. Os benefícios a médio e longo prazos são evidentes, tanto para
pesquisadores como para os estudantes da UFSC. Por fim, o desenvolvimento de know
how em espectroscopia 3D é trará benefícios para além dessas colaborações
internacionais. Apesar da ênfase dedicada ao CALIFA e JPAS, o mesmo tipo de
metodologia de análise será útil para outros instrumentos, com destaque os IFUs do
Gemini e do SOAR, aos quais o Brasil tem acesso direto.
VII – BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA
-Asari, N. V.; Cid Fernandes, R.;
Stasinska, G.; Sodré, L.; Torres-Papaqui, J. P.; Mateus, A.;
Schoenell, W.; Gomes, J. M., 2007, MNRAS, 381, 263
-Barbosa F. K. B., Storchi-Bergmann T., Cid Fernandes R., Winge C., Schmitt H., 2006, MNRAS,
371, 170
-Bian, W. H.; Gu, Q.; Zhao, Y.; Chao, L.; Cui,Q. 2006, MNRAS, 372, 876
-Bian, W. H.; Chen, Y. M.; Gu, Qi.; Wang, J. M. 2007, ApJ, 668, 721
-Blanton & Moustakas 2009, ARA&A, 47, 159
-Bruzual, G.; Charlot, S. 2003, MNRAS, 344, 1000
-Cid Fernandes, R.; Heckman, T.; Schmitt, H; González-Delgado, R.; Storchi Bergmann, T. 2001,
ApJ, 558, 81
-Cid Fernandes, R.; Gu, Q.; Melnick, J.; Terlevich, E.; Terlevich, R.; Kunth, D.; Rodrigues Lacerda;
R.; Joguet, B. 2004, MNRAS , 355, 273
-Cid Fernandes, R.; Mateus, A.; Sodré, L.; Stasinska, G.; Gomes, J. M. 2005, MNRAS, 358, 363.
-Cid Fernandes, R. 2007,IAU Symp 241, p. 461
-Cid Fernandes, R.; Asari, N. V.; Sodré, L.; Stasinska, G.; Mateus, A.; Torres-Papaqui, J. P.;
Schoenell, W., MNRAS 2007, 375L, L16-L20
-Cid Fernandes, R.; Schoenell, W.; Gomes, J. M.; Asari, N. V.;
Schlickman, M.; Mateus, A.;
Stasinska, G.; Sodré, L.; Torres-Papaqui, J. P. 2008, RMAA, 35, 127
-Cid Fernandes, R.; Gonzalez Delgado, R. 2010, MNRAS, 403, 780
-Cid Fernandes, R.; Stasinska, G.; Schlickman, M.; Mateus, A.; Vale Asari, N.; Schoenell, W.;
Sodré, L. 2010, MNRAS, 402, 1036
-Gonzalez Delgado, R.; Heckman, T.; Leitherer, C., 2001, ApJ, 546, 845
-González Delgado, R.; Cid Fernandes, R.; Pérez, E.; Martins, L; Storchi-Bergmann, T.;
Schmitt, H.; Heckman, T.; Leitherer, C., 2004, ApJ, 605, 127
-González Delgado, R. M.; Cerviño, M.; Martins, L. P.; Leitherer, C.; Hauschildt, P. H. 2005,
MNRAS, 357, 945
-Gonzalez Delgado, R.; Cid Fernandes, R. 2010, MNRAS, 403, 797
-Lara-Lopez, M. A.; Bongiovanni, A.; Cepa, J.; Perez Garcia, A. M.; Sanchez-Portal, M.;
Castaneda, H. O.; Fernandez Lorenzo, M.; Povic, M., 2010, arXiv:1003.5475
-Lara-López, M. A.; Cepa, J.; Bongiovanni, A.; Pérez García, A. M.; Castañeda, H.; Fernández
Lorenzo, M.; Pović, M.; Sánchez-Portal, M., 2009, A&A, 505, 529
-Liang, Y.; Hammer, F.; Yin, S.; Flores, H.; Rodrigues, M.; Yang, Y. 2007, A&A, 473, 411
-Martins, L.; González Delgado, R.; Leitherer, C; Cerviño M; Hauschildt, P. 2005, MNRAS, 358, 49
-Mateus, A.; Sodré, L.; Cid Fernandes, R.; Stasinska, G.; Schoenell, W.; Gomes, J. M. 2006,
MNRAS, 370, 721
-Mateus, A.; Sodré, L.; Cid Fernandes, R.; Stasinska, G. 2007, MNRAS, 374, 1457
-Moles, M. et al 2008, AJ, 136, 1325
-Peeples, M. S.; Pogge, R. W.; Stanek, K. Z.; 2009, ApJ, 695, 259
-Riffel, R.; Pastoriza, M. G.; Rodríguez-Ardila, A.; Bonatto, C., 2009, MNRAS, 400, 273
-Sanchez-Blasquez et al 2006, MNRAS, 371, 703
-Stasinska, G.; Cid Fernandes, R.; Mateus, A.; Sodré, L.; 2006, MNRAS, 371, 972
-Stasińska, G.; Vale Asari, N.; Cid Fernandes, R.; Gomes, J. M.; Schlickmann, M.; Mateus, A.;
Schoenell, W.; Sodré, L., Jr.; 2008, MNRAS, 391, 29
-Sanchez, S. F. et al, 2011, arXiv1111.0962S
-Steiner, J.; Menezes, R.; Ricci, T.; Oliveira, A., Cid Fernandes, R. 2010, submetido.
-Vale Asari, N. V.; Stasinska, G.; Cid Fernandes, R.; Gomes, J. M.; Schlickmann, M.; Mateus, A.;
Schoenell, W. 2009, MNRAS, 396, L71
-Vazdekis, A.; Sánchez-Blázquez, P.; Falcón-Barroso, J.; Cenarro, A. J.; Beasley, M. A.; Cardiel,
N.; Gorgas, J.; Peletier, R. F.; 2010, MNRAS, 404, 1639
SCIENCE WITHOUT BORDERS PROGRAM
Foreign Researcher Curriculum Vitae - English
1. Professional data/activity
Full name
Date of birth
Country
Rosa María González Delgado
09021959
Spain
E-mail
[email protected]
Institution
Present position
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Investigador
Científico
Department
Start date (month/year)
Instituto de Astrofísica de Andalucía
June 2008
Office address
P.O. box
Glorieta de Astronomía, s/n
18008
City
State/Province
Country
Zip code
Granada
Granada
Spain
18008
Phone number
Extension
Fax number
(34 958 121311
)
34 958 230538
(34 958 814530 )
2. Academic background
Degree
Field of knowledge
Doctor
Astrophysics
Institution
Start / End date
June 1995
city
Country
Instituto de Astrofísica deLa Laguna (Tenerife) Spain
Canarias
Degree
Field of knowledge
Licenciada
Astronomía and Astrophysics
June 1989
Institution
city
Universidad de La Laguna
La Laguna (Tenerife) Spain
Degree
Field of knowledge
Licenciada
Physics
Country
Start / End date
June 1981
Institution
city
Country
Universidad de Granada
Granada
Spain
Degree
Field of knowledge
Master
Estadística
Degree
Start / End date
Start / End date
June 1983
Institution
city
Country
Universidad de Granada
Granada
Spain
Field of knowledge
Start / End date
/
Institution
city
Country
3. Research interests
Field of Study
CNPq use
Galaxy Evolution. Stellar Populations in Galaxies. Starbursts.
4. Current position
Managerial and/or administrative activity
ANEP (Agencia Nacional de Evaluación y Prospectiva)
Associated member for
Physics and Space Science
Research
Development
Investigador Científico del Consejo Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC)
and
Te c h n i c a l s e r v i c e /
specialization
Others
Chairwoman of CAHA Comitte of the Allocation Time
(2008-2009)
Member of the ESO Observing Programme Comitte (2009) and
HST (2004, 2007)
5. Work experience
5.1. Institution
Position
Activities
CSIC
CSIC
I n v e s t i g a d o r Research
Científico
Científico Titular Research
CSIC
Postdoct
Research
STScI
Postdoct
Research
IAC
PhD student
Research
MEC
P h y s i c s Teaching
Te a c h e r i n
secondary
schools
Local
Start - End date
Granada
J u n e
2008
Granada
2001-20
08
Granada
1998-20
01
B a l t i m o r e 1995-19
(USA)
98
Tenerife
1990-19
95
Andalucía- 1983-19
Canarias
90
6. Scientific, technological and artistic production
number
1. scientific articles in national scientific journals
2. scientific articles in international scientific journals
3. articles for scientific divulgement
4. defended theses
5. advised theses
7. Main publications :
Relevant publications related to the project
88
5
2
4
number
6. papers presented in congresses, seminars,
conferences, etc.
87
7. participation in expositions, presentations,
etc.
8. motion pictures, videos, audiovisual and
media production
40
9. patents
10. books
0
6
1. González Delgado et al. 1998, ApJ, 505, 174. (Cites= 157)
2. Leitherer, C., Schaerer, D., Goldader, J., González Delgado , R.M., et al.
1999, ApJS, 123, 3
(Cites= 1625)
3. Cid Fernandes, R., Heckman, T., Schmitt, H., González Delgado, R.M.,
Storchi-Bergman, T., 2001, ApJ, 558, 81 (Cites= 138)
4. González Delgado, R.M., Cid Fernandes, R., et al. 2004, ApJ, 605, 127
(Cites= 55)
5. González Delgado, R.M., Cerviño, M., Martins, L.P., Leitherer, C.,
Hauschidt, P.H., 2005, MNRAS, 357, 945 (Cites= 107)
8. Languages
Indicate your language proficiency: P – poor
G - good
E - excellent
Language
speaking
reading
writing
Spanish
English
E
E
E
E
E
E
Language
speaking reading
writing