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Grupo de Astrofísica y Cosmología Computacional - CompAC

Referencia del grupo:

GIUV2013-047

 
Descripción de la actividad investigadora:
La actividad investigadora del grupo busca la comprensión de los diversos elementos estructurales que constituyen el Universo, como son los agujeros negros, las estrellas, las galaxias y la estructura a gran escala del Universo, y su interrelación mutua. La Astrofísica y la Cosmología, disciplinas tradicionalmente observacionales, han sufrido un desarrollo muy importante en las últimas décadas gracias a la aparición de los supercomputadores. Estas grandes infraestructuras científicas, a modo de laboratorios virtuales, permiten utilizar sofisticados programas de simulación numérica mediante los que desarrollar y comprobar los modelos teóricos a partir de la comparación con los datos observaciones obtenidos con los telescopios más modernos. Es precisamente en esta vanguardista área de la computación científica en la que se enmarca la labor investigadora de nuestro grupo. Entre los campos de estudio se encuentran: (1) Chorros astrofísicos relativistas producidos en diferentes escenarios, como núcleos de galaxias activos y estrellas binarias masivas. (2) Fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria. El objetivo es calcular la emisión de radiación gravitatoria producida en el proceso...La actividad investigadora del grupo busca la comprensión de los diversos elementos estructurales que constituyen el Universo, como son los agujeros negros, las estrellas, las galaxias y la estructura a gran escala del Universo, y su interrelación mutua. La Astrofísica y la Cosmología, disciplinas tradicionalmente observacionales, han sufrido un desarrollo muy importante en las últimas décadas gracias a la aparición de los supercomputadores. Estas grandes infraestructuras científicas, a modo de laboratorios virtuales, permiten utilizar sofisticados programas de simulación numérica mediante los que desarrollar y comprobar los modelos teóricos a partir de la comparación con los datos observaciones obtenidos con los telescopios más modernos. Es precisamente en esta vanguardista área de la computación científica en la que se enmarca la labor investigadora de nuestro grupo. Entre los campos de estudio se encuentran: (1) Chorros astrofísicos relativistas producidos en diferentes escenarios, como núcleos de galaxias activos y estrellas binarias masivas. (2) Fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria. El objetivo es calcular la emisión de radiación gravitatoria producida en el proceso de acrecimiento sobre estrellas de neutrones y agujeros negros, en el colapso gravitatorio de núcleos estelares magnetizados y en rotación, en las pulsaciones de estrellas relativistas y en rotación rápida y en sistemas binarios de estrellas de neutrones. (3) Cosmología, con especial interés en la formación y la evolución de las galaxias y su papel mediador entre la astrofísica estelar y la cosmología a gran escala. Los miembros del grupo cuentan con una amplia experiencia en el desarrollo, la optimización y la paralelización de programas de simulación basados en distintas técnicas numéricas (métodos en diferencias/volúmenes finitos para las ecuaciones de la hidrodinámica y magnetohidrodinámica clásica y relativista, técnicas N-body, AMR, Relatividad Numérica,...). Además tienen acceso de forma regular a infraestructuras de cálculo de grandes prestaciones (Red Española de Supercomputación, PRACE,...). Esta actividad investigadora se desarrolla en estrecha colaboración con grupos observacionales y/o experimentales. El grupo cuenta además con una amplia red de colaboradores en numerosos centros de investigación, entre los que destacan los Institutos de Astrofísica de Canarias y de Andalucía, el Departamento de Astrofísica de la Universidad Complutense, el Departament d'Astronomia i Meteorologia de la Universitat de Barcelona, el Departamento de Física de la Universidad Aristóteles de Salónica, los Institutos Max Planck de Astrofísica (Garching, Alemania), Radioastronomia (Bonn, Alemania) y Física de la Gravitación (Golm, Alemania), los Observatorios de Paris (Meudon, Francia) y Trieste (Trieste, Italia) y el Instituto de Cosmología Computacional (Durham, Reino Unido). Todos los miembros del grupo investigador cuentan con financiación ininterrumpida procedente de programas regionales, estatales y/o europeos desde sus inicios en la investigación.
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Página Web:
 
Objetivos cientificotécnicos:
  • Contribuir a la comprensión de los diversos escenarios astrofísicos que constituyen el Universo mediante el uso de simulaciones numéricas
 
Líneas de investigación:
  • Magnetohidrodinámica relativista computacional. Diseño de algoritmos para la resolución numérica de las ecuaciones de la magnetohidrodinámica relativista.
  • Simulación de fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria. Simulación de procesos astrofísicos emisores de radiación gravitatoria (collapsars, colisión de estrellas de neutrones en binarias compactas,...). Obtención del fondo cosmológico de radiación gravitatoria a partir de la formación de agujeros negros supermasivos y de estructuras a gran escala.
  • Flujos relativistas en estrellas binarias masivas. Estudio de la evolución de chorros relativistas y la interacción entre los vientos de púlsares relativistas y los vientos estelares, en estrellas binarias de alta masa. Estos escenarios son interesantes como fuentes potenciales de radiación de alta energía.
  • Desarrollo de algoritmos para el análisis de señales de radiación gravitatoria. Reconstrucción de señales de colapso gravitatorio del núcleo de estrellas masivas. Catálogos de señales por mecanismo magneto-rotacional, neutrinos y acústico. Obtención de parámetros físicos. Comparación de técnicas de inferencia Bayesiana y algoritmos tipo Split-Bregman.
  • Formación y evolución de galaxias y cúmulos de galaxias. Simulación de la formación y evolución de galaxias incluyendo procesos de enfriamiento y calentamiento, metales y formación estelar. Estudio de las poblaciones estelares en galaxias: gradientes de metalicidad y edad. Comparación con datos observacionales.
  • Estructura a gran escala del universo. Simulaciones de grandes volúmenes cosmológicos incluyendo materia oscura y gas. Análisis de descriptores estadísticos y comparación con los datos observacionales. Estudio de los vacíos cosmológicos.
  • Cosmología y campos magnéticos. Simulaciones cosmológicas incluyendo campos magnéticos primordiales. Comparación con las simulaciones sin campo magnético y estudio de los efectos del campo en la dinámica de las estructuras cosmológicas.
  • Chorros extragalácticos relativistas a escala del parsec. Estudio de las propiedades de los chorros extragalácticos en las regiones más internas de las galaxias activas, como la estabilidad, o el papel del campo magnético en la dinámica de los chorros. Además, se colabora en la interpretación de observaciones radiointerferométricas de estos objetos.
  • Chorros extragalácticos a escala del kiloparsec. Estudio de la evolución de los chorros extragalácticos y de los factores relevantes en la evolución (potencia, carga de masa por nubes de gas y vientos estelares dentro de la galaxia progenitora, desarrollo de inestabilidades, ...). Efectos en la galaxia progenitora.
  • Estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas. Estudio de la configuración del campo magnético, emisión persistente en rayos X, y oscilaciones cuasi-periódicas en magnetars.
 
Componentes del grupo:
Nombre Carácter de la participación Entidad Descripción
José María Martí PuigDirector-a UVEG-Valencia Catedràtic-a d'Universitat
Equip d'investigació
Pablo Cerda DuranMembre UVEG-Valencia Investigador-a contractat-ada Ramón y Cajal
Isabel Cordero CarrionMembre UVEG-Valencia Titular d'Universitat
José Antonio Font RodaMembre UVEG-Valencia Catedràtic-a d'Universitat
Manel Perucho PlaMembre UVEG-Valencia Titular d'Universitat
Susana Planelles MiraMembre UVEG-Valencia Professor-a Contractat-da Doctor-a
Vicente Quilis QuilisMembre UVEG-Valencia Catedràtic-a d'Universitat
Alejandro Torres FornéMembre UVEG-Valencia Professor-a Ajudant-a Doctor-a