Proponemos abordar preguntas fundamentales sobre formación y evolución de galaxias a través de la llamada Arqueología galáctica. Así como el Sol es una estrella especial debido al increíble detalle con el que se puede estudiar, la Vía Láctea (VL) y las galaxias del Grupo Local (GL) se consideran la Piedra Rosetta para el estudio de las galaxias. Esto es así por la posibilidad de resolverlas en sus estrellas individuales, para las que podemos obtener su luminosidad, posición, movimiento, abundancia química y edad. A partir de esta información, podemos realizar una exquisita caracterización multidimensional de su estructura y propiedades químicas y dinámicas, y de cómo éstas han cambiado con el tiempo. También podemos medir su potencial gravitatorio, y obtener información sobre la misteriosa materia oscura que contienen. Este proyecto gira alrededor de dos aspectos clave: el estudio de la historia del ensamblado del disco y el halo de la VL, y la determinación del contenido de materia oscura y su distribución en galaxias enanas del GL, bancos de pruebas fundamentales de las teorías de materia oscura. El momento actual es crucial para ambos temas. La disponibilidad de fotometría y paralajes precisos, obtenidos por el satélite Gaia para millones de estrellas de la VL en un entorno de varios Kpc alrededor del Sol hace posible, por primera vez, la determinación de historias de formación estelar para volúmenes representativos de nuestra Galaxia, con las mismas técnicas que se han usado con éxito en el estudio de las galaxias del GL, y en las que somos líderes reconocidos. Las distribuciones de edades que vamos a obtener, prácticamente libres de sesgos, son el ingrediente fundamental que todavía hace falta para interpretar, en el contexto de los modelos de galaxias, la increíble abundancia de observaciones. Combinando estas edades con la información cinemática y química obtenida a partir de grandes cartografiados espectroscópicos (por ej. GALAH, LAMOST, SDSS, WEAVE o 4MOST), vamos a obtener una comprensión sin precedentes de la evolución de la VL.

En paralelo, vamos a sentar las bases para la nueva generación de determinaciones del contenido de materia oscura en galaxias enanas. Los movimientos propios de estrellas individuales que va a proveer Gaia en su DR4 van a proporcionar movimientos tangenciales de estrellas individuales en las enanas satélites de la VL. Estos son fundamentales para el estudio del contenido de materia oscura. Queremos preparar las herramientas y el marco observacional necesario para explotar de manera óptima estos datos cuando lleguen. Ahora vamos a cosechar los resultados de un método original que permite determinar con mayor precisión el perfil radial y la forma de la distribución de materia oscura en galaxias con cinemática estelar y del gas.

Nuestro equipo es líder reconocido internacionalmente en los temas propuestos, como lo demuestra el alto impacto de los resultados dela puntual explotación de los datos de Gaia DR2 (por ej. Fritz, Battaglia+2018, 26 cit; Gallart+2019, 51 cit), las charlas invitadas en congresos internacionales y el liderazgo en el diseño de cartografiados espectroscópicos clave como WEAVE. Los resultados de nuestra investigación van a ser de alto impacto a nivel internacional, contribuyendo por tanto a la excelencia científica de España y Europa. Somos conscientes que los objetivos de este proyecto son muy ambiciosos, pero es ciertamente factible si se nos concede el personal requerido.