Como parte del curso del máster, se realizará un trabajo práctico consistente en el ajuste visual de distribuciones espectrales de energía (SEDs) al espectro integrado de diferentes galaxias. Este trabajo se llevará a cabo utilizando sedfit, un programa especialmente creado por Nicolás Cardiel para esta asignatura, y cuyo manejo se explica detalladamente en esta página WEB.

La muestra de 4 galaxias elípticas a utilizar corresponde a objetos seleccionados de la tesis doctoral de Sánchez-Blázquez (2004). El objetivo del trabajo será estudiar cualitativamente esos objetos, comparando sus SEDs con las predicciones de los modelos de síntesis evolutiva de Vazdekis (2004). Dichos modelos predicen el espectro integrado de brotes instantáneos de formación estelar para diferentes edades y metalicidades. El programa sedfit permite combinar hasta 6 brotes distintos, simulando de esta forma el espectro resultante de un objeto cuya historia de la formación estelar pueda aproximarse por una serie de brotes a lo largo del tiempo, pudiendo cada brote tener diferentes valores de edad y metalicidad.

Aunque el trabajo propuesto podrá llevarse a cabo utilizando alguno de los ordenadores del Departamento de Astrofísica de la UCM, el programa puede ser instalado fácilmente en cualquier ordenador con Linux, con lo que se facilita al alummno la posibilidad de realizarlo en casa o en cualquier centro en el cual esté desarrollando su labor investigadora habitual. Para cada una de las galaxias problema, el alumno deberá determinar:

1. Edad y metalicidad del brote único que mejor ajuste la SED de cada galaxia (esto lo calcula el programa automáticamente, usando para ello el botón find best). Fijarse en la distribución de los 9 mejores ajustes y comparar la extensión de la degeneración edad-metalicidad de las 4 galaxias.
2. Las edades y metalicidades de los dos brotes que mejor ajusten la SED de cada galaxia. Este proceso es más manual, y el alumno deberá ir probando mediante la técnica de ensayo y error. Asimismo, el alumno examinará la influencia que la degeneración edad-metalicidad tiene a la hora de determinar la mejor combinación.

El resultado de este trabajo será entregado mediante correo electrónico (un simple fichero ASCII con la solución a los apartados planteados). No es necesario por tanto elaborar ningún informe o memoria.

El programa sedfit ha sido escrito en FORTRAN, y puede instalarse fácilmente en Linux con el único requisito de tener instalada previamente la librería gráfica PGPLOT (en caso de problemas con la instalación de esta librería gráfica, ponerse en contacto con el profesor responsable de la práctica).

Los pasos a seguir para instalar el programa son los siguientes:

1. Descargar el fichero de distribución sedfit_v2_2.tar.gz.

2. Descomprimir y extraer el contenido del fichero de distribución:
   % gunzip sedfit_v2_2.tar.gz
   % tar xvf sedfit_v2_2.tar
   Esta última operación generará el subdirectorio sedfit_v2_2 en el cual se encontrarán todos los ficheros necesarios para la instalación del programa.

3. Moverse al nuevo subdirectorio y editar el fichero Makefile:
   % cd sedfit_v2_2
   % vi Makefile
   En este fichero se encuentran definidos los directorios en los que se encuentran instalados PGPLOT y la librería X11, así como el compilador de FORTRAN.
   

   IARCH = 32	Arquitectura del ordenador: este número deberá ser 32 ó 64.
   PGPDIR = /usr/local/pgplot	Directorio en el que se encuentra instalado PGPLOT y, más concretamente, el fichero libpgplot.a o libpgplot.so.
   X11DIR = /usr/X11R6/lib	Directorio en el que se encuentra instalada la librería X11 y, más concretamente, el fichero libX11.a o libX11.so.
   FCOMPIL = g77 -O3 -g -Wall	Compilador de FORTRAN 77. Se recomienda utilizar el compilador de GNU (g77).

   Modificar estas definiciones para ajustarlas a las características de la máquina en la que se esté realizando la instalación.

4. Instalar el programa (y eliminar los ficheros temporales):
   % make include
   % make
   % make clean

Al arrancar el programa, se nos pregunta primeramente qué modelos deseamos utilizar para realizar el trabajo:
(1) Alexandre Vazdekis models
(2) Arbitrary seds
Seleccionaremos la opción (1) Alexandre Vazdekis models.

El programa muestra una ventana interactiva como la siguiente:

Al arrancar el programa, éste lee las SEDs disponibles en todos los modelos, y pregunta por el nombre del espectro que queremos ajustar. El trabajo hay que realizarlo con 4 galaxias, ngc0221, ngc0315, ngc4278 y ngc4742, cuyos ficheros se encuentran en el subdirectorio galaxias. Estos ficheros aparecen dos veces: ngc????_32 y ngc????_64. El primer nombre indica el nombre del fichero que hay que utilizar si la arquitectura del ordenador es de 32 bits, y el segundo el nombre del fichero cuando la arquitectura es de 64 bits. El objeto podrá ser cambiado en cualquier momento posterior seleccionando el botón New Object (sin necesidad de abandonar el programa). A continuación se selecciona la salida gráfica (/Xserve), e inmediatamente aparece el espectro seleccionado. Como los espectros problemas tienen un recorrido en longitud de onda menor que el de los modelos, conviene ajustar el intervalo mostrado en el eje X utilizando la opción zoom, como se indica más abajo.

A continuación conviene indicar cuál es el intervalo en longitud de onda en el que se va a realizar el ajuste (pueden ser más de un intervalo con huecos entre medias). Para ello seleccionar el botón etiquetado como rms [r]egion. Por ejemplo, para seleccionar dos regiones (3800-4100 y 4300-5200):
* Enter wavelength range (Angstroms):
W1,W2 (0,0=exit)? 3800,4100
W1,W2 (0,0=exit)? 4300,5200
W1,W2 (0,0=exit)? 0,0

A partir de este momento aparece una línea amarilla horizontal que indica las regiones seleccionadas. Ahora ya se puede pedir al programa que, utilizando la desviación estándar en dichas regiones, busque los espectros de los modelos que mejor ajusten. Se utiliza en ese caso el botón find [b]est. Aparece entonces un menú con 4 opciones posibles:
1) Search best fit to all the models
2) Save current STDEV_IMA
3) Load previous STDEV_IMA
4) Insert best fits to buffers
0) Exit
Si se selecciona la opción 1), el programa pide entonces la velocidad radial estimada para el espectro problema, y el ensanchamiento (debido a dispersión de velocidades o resolución espectral) que hay que aplicar a los espectros de los modelos para hacerlos coincidir con el espectro problema. En el caso de las 4 galaxias con las que hay que trabajar, dichos valores son:

El programa entonces desplazará y ensanchará cada uno de los espectros de los modelos, y determinará la desviación estándar en las regiones de interés (este cómputo puede llevar un poco de tiempo, dependiendo de la velocidad del ordenador). Posteriormente, el programa ordena los ajustes (de mejor a peor), mostrando en pantalla los 20 mejores. Se pregunta entonces si se desea salvar los resultados en un fichero ASCII (por defecto la respuesta es no), y se nos piden el valor máximo y mínimo (background BG y foreground FG) para representar gráficamente todas las desviaciones típicas como función de las edades y metalicidades de los modelos. Se genera así una figura como la siguiente:

Los números del 1 al 9 muestran los nueve mejores ajustes (menores desviaciones estándares). Nótese que ya aquí suele ser visible claramente la presencia de degeneración edad-metalicidad en el cálculo del mejor ajuste (los mejores modelos desciben una secuencia diagonal en la figura anterior). Nuevamente se vuelve a obtener el mismo menú que antes:
1) Search best fit to all the models
2) Save current STDEV_IMA
3) Load previous STDEV_IMA
4) Insert best fits to buffers
0) Exit
Si se responde 4) podemos insertar los 6 mejores modelos en las 6 memorias (o buffers) de las que dispone el programa (se nos vuelve a pedir en ese caso de nuevo la velocidad radial y la velocidad de ensanchamiento). La opción 0) nos permite salir de este menú. Los botones numerados del 1 al 6 aparecerán entonces coloreados (indicando el color del espectro dibujado), mientras que el espectro problema se representa siempre en color blanco.

También se pueden seleccionar (o eliminar) los espectros de cada memoria presionando el botón correspondiente. Si se desea volver a introducir un nuevo espectro, seleccionar una de las memorias e indicar los parámetros del modelo que se desea seleccionar (IMF, metalicidad y edad del brote).

Si se ha seleccionado más de un buffer, la suma de todos los brotes se puede mostrar con una línea de trazo grueso (si el botón plot sum está seleccionado). La combinación de los diferentes brotes se realiza utilizando una media pesada, estando los pesos de cada buffer indicados en los botones etiquetados como W=1.00000. Estos pesos (que por defecto están inicializados a uno) pueden modificarse en cualquier momento seleccionando el botón correspondiente. Todos los espectros (tanto los individuales como la combinación de los mismos) se muestran siempre normalizados a una cierta longitud de onda (modificable por el usuario), que es la que figura en el botón .

La ventana gráfica en color azul muestra la diferencia entre el espectro del objeto seleccionado inicialmente y la combinación de los espectros predichos por los modelos de síntesis. Cada vez que se realiza un cambio en la combinación de brotes, el programa muestra en la ventana de texto (si el botón plot sum está seleccionado) el valor de la dispersión estándar de los residuos (calculada siempre en el intervalo espectral mostrado en la ventana gráfica). Este número puede utilizarse como una referencia para cuantificar la calidad del ajuste.

Los botones que se encuentran más cerca de la ventana gráfica permiten alterar los límites utilizados en la representación de los espectros. En particular:

[w]hole: Restaura los límites después de haberlos moficado con un zoom.

[z]oom: Permite realizar un zoom.

plot sum: En el caso de tener seleccionado más de un buffer (1...6), se muestra además la suma (utilizando los pesos indicados debajo de cada buffer).

Ylim auto: Ajuste automáticamente los límites en el eje Y, usando como referencia el espectro del objeto.

Ymin: Permite fijar el valor mínimo en el eje Y.

Ymax: Permite fijar el valor máximo en el eje Y.

Nota: las letras que en los botones aparecen entre corchetes [ ] son aceleradores que permiten "pulsar" dichos botones sin utilizar el ratón.

Ante cualquier duda, contactar con Nicolás Cardiel en "ncl astrax.fis.ucm.es", o en su despacho (Departamento de Astrofísica, Facultad de Físicas, cuarta planta, despacho 237).