Programas Científicos para EMIR

EMIR afronta los principales objetivos de observación para un telescopio de la clase de 10m a través de la espectroscopía multiobjeto en IR cercano de fuentes débiles. Los objetos típicos observados serán galaxias débiles, estrellas poco masivas, enanas marrones, supernovas distantes, poblaciones estelares en galaxias externas resueltas, regiones HII y objetos dentro de regiones oscurecidas por polvo: núcleos galácticos, objetos estelares jóvenes y galaxias vistas de canto. Algunos ejemplos representativos de los proyectos científicos que son ideales para EMIR son: Búsqueda de estrellas poco masivas. Estudio y naturaleza de los objetos IR dentro de las nubes moleculares. Abundancias de CO en las galaxias cercanas de los primeros tipos. Naturaleza de las fuentes centrales de los AGN y su interacción con el gas circunnuclear. Seguimiento espectroscópico en IR de las Observaciones del Cielo en Radio, IR y Rayos X. Cúmulos de galaxias distantes. EMIR está pensado para una gran variedad de proyectos científicos en astronomía estelar, galáctica y extragaláctica, incluyendo: Búsqueda de estrellas poco masivas (enanas marrones) Las enanas marrones se han identificado de forma clara recientemente. Los datos actuales sugieren que podrían ser los constituyentes comunes de los cúmulos abiertos además de ser abundantes en el campo. Los estudios de las enanas marrones permitirán investigar la IMF (Función Inicial de Masas) para masas extremadamente bajas, lo cual ayudará a entender los procesos en gran medida desconocidos de la formación estelar en el límite débil de la IMF. Las enanas marrones más masivas son bastante rojas, esto es, I-K > 3, y según los modelos evolutivos, se esperarían colores mucho más rojos para las enanas marrones de baja masa o intermedia. Esto hace que la detección sea más sencilla en el IR cercano que en el óptico. Las resoluciones espectrales típicas de 5000 son excelentes para apreciar cantidad de características atómicas y moleculares. Debido a las luminosidades intrínsecamente bajas, se necesitan grandes telescopios. Estudio y naturaleza de los objetos IR dentro de las nubes moleculares Las nubes moleculares son la clave del proceso de formación estelar: se cree que son la cuna de las estrellas normales. Pero dichas nubes son normalmente regiones densas de gran oscurecimiento por polvo con una extinción visual entre 5-20 magnitudes. La fotometría infrarroja puede ser usada para penetrar a través de estas regiones oscuras y detectar objetos interiores a ellas como las estrellas T-Tauri. EMIR es ideal para un seguimiento espectroscópico de estos objetos. Abundancias de CO en las galaxias cercanas de los primeros tipos Los estudios preliminares de la absorción de la banda del CO en 2.3 micras indican una gran sensibilidad tanto a la temperatura estelar efectiva y a la gravedad, con lo que esta característica resulta ser una potente herramienta para determinar tanto la edad de las galaxias con brotes de formación estelar como las propiedades de la población estelar de las galaxias elípticas (esto es, metalicidades, relaciones estelares gigantes/enanas). Un primer paso para usar esta propiedad es la calibración empírica como una función de los parámetros estelares principales usando una biblioteca estelar propia (ver Gorgas et al., 1998, en prep.). Los estudios de CO de las elípticas gigantes cercanas están siendo llevados a cabo usando telecopios de la clase de 4m (ej. Guzmán & Mobasher 1998). EMIR es el intrumento ideal para extender estos estudios a las elípticas enanas en los cúmulos cercanos. Naturaleza de las fuentes centrales de los AGN y su interacción con el gas circunnuclear EMIR tendrá un impacto importante en el campo de los Núcleos Galácticos Activos (AGN) y su entorno. En el universo local, la fracción de AGN en galaxias (que puede llegar a ser hasta un 35% según estimaciones de Ho et al., 1997, ApJ 487, 568) puede ser explorada mediante las características espectrales no extinguidas en IR cercano con alta relación señal-ruido, tales como la línea de emisión coronal [Si IV] 11.962 mm y la ancha Brg. El contenido en estrellas jóvenes alrededor de los núcleos, en conexión con los brotes de formación estelar, será evaluado a través de las observaciones de la emisión de Brg y la absorción fotosférica de Si 11.59 micras y CO 2.3 micras en las galaxias cercanas con AGN. A altos redshifts, un espectrógrafo multiobjeto como EMIR determinará eficientemente qué fracción del exceso observado de galaxias débiles rojas en el entorno de QSOs (y Radiogalaxias) son miembros de cúmulos y/o lentes gravitacionales. Esto no sólo permitirá hallar la naturaleza de las galaxias de bajo z intermedias en la línea de la visual de los QSO (absorbentes DLA, Mg o C), sino que también será una técnica poderosa para el estudio de galaxias normales en la misma edad cósmica que la de los QSOs de redshifts más altos. Finalmente, la búsqueda de características estelares ópticas en el sistema de reposo y las líneas de emisión dispersadas fuera del núcleo en el IR cercano resolverá la controversia sobre la naturaleza de las altas luminosidades encontradas en los huéspedes de QSO normales a altos z (Aretxaga et al., 1998, MNRAS, 296, 643). Seguimiento espectroscópico en IR de las Observaciones del Cielo en Radio, IR y Rayos X EMIR es ideal para acometer seguimientos espectroscópicos de todo el cielo. Por ejemplo, se espera que AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility) detecte QSOs y galaxias activas 100 veces más débiles comparadas con las halladas con el satélite Einstein. La espectroscopía IR de las fuentes más distantes será esencial para responder a la pregunta del origen del fondo de Rayos X extragaláctico y determinar la contribución relativa de QSOs, AGN y galaxias con brotes de formación estelar. De forma similar, se espera que ELAIS (European Large Area ISO Survey) identifique varios miles de fuentes extragalácticasen el rango 2.5-240 mm, incluyendo una población a alto redshift de objetos probablemente dominados por procesos de formación estelar y galaxias Seyfert que requerirán seguimiento espectroscópico desde tierra en el IR cercano. Cúmulos de galaxias distantes La evolución de cúmulos de galaxias sigue siendo poco conocida más allá de z=0.5. EMIR permitirá observar un gran número de cúmulos para establecer sin ambigüedad sus miembros y estudiar: i) la evolución de la densidad de cúmulos comóvil, de importancia fundamental para limitar los modelos cosmológicos; ii) la evolución de las propiedades dinámicas (esto es, la concurrencia de cúmulos frente al tiempo); y iii) la evolución de las galaxias de los cúmulos en un medio de alta densidad comparada con la de las galaxias de campo.