MATRYOSHKA (Mass Assembly TRaced bY glObular clusterS, tHe Key to gAlaxy evolution) busca ahondar en tres puntos clave en astrofísica: (i) cómo crecen las galaxias en tamaño y masa; (ii) cuál es el contenido de materia oscura en ellas; y (iii) si el paradigma cosmológico actual es compatible con este panorama?. Abordaremos estos problemas de una manera novedosa, aprovechando nuestra experiencia en cúmulos globulares (algunos de los objetos más antiguos del universo) y poblaciones estelares Pretendemos usar dichos cúmulos globulares como la "llave maestra" para revelar las contribuciones de las diferentes escalas del Universo, cada una constituyendo una capa fundamental para la siguiente, como en una muñeca matrioshka. 

Estimaremos las acreciones ex-situ para una muestra de galaxias cercanas (<10 Mpc), obteniendo abundancias químicas de sus cúmulos globulares. Este será el primer intento sistemático de usar cúmulos globulares para estimar y acotar el grado de acreción en los halos de galaxias más allá de la Vía Láctea. Ampliando el alcance (<50 Mpc), aprovecharemos la abundancia de datos públicos (como MUSE@VLT), combinados con técnicas avanzadas de descomposición espectral. Estudiaremos, por primera vez, las poblaciones de cúmulos globulares en las regiones más centrales de una gran muestra de galaxias masivas. Al mismo tiempo, utilizaremos datos de archivo (principalmente del HST) junto con nuevas observaciones para determinar las fracciones de masa acretada. Ello será posible mediante el cartografiado de las distribuciones de color de los cúmulos globulares, relacionada con la masa bariónica y materia oscura mediante modelos de fusión de Monte Carlo. Además de estudiar la población 'general' de galaxias, este proyecto se centra especialmente en galaxias 'extremas': ultra-difusas, enanas y compactas masivas.

 Avanzando a distancias cosmológicas, exploraremos la evolución de los cúmulos globulares en función del desplazamiento al rojo. Con nuevos datos públicos del James Webb Space Telescope, los cuales hacen posible la identificación de cúmulos globulares a través de lentes gravitacionales a z>1, podremos construir relaciones entre la edad y el desplazamiento al rojo mediante ajustes a las distribuciones de energía espectral de los cúmulos globulares. Esta investigación constituirá uno de los primeros intentos para usar los cúmulos globulares (históricamente utilizados para establecer un límite inferior a la edad del universo) para datar el Universo en función del desplazamiento al rojo y así restringir parámetros cosmológicos como la constante de Hubble, la densidad de materia oscura y la ecuación de estado. 

Esta investigación exige la computación de un nuevo conjunto de modelos de síntesis de poblaciones estelares (fundamentados en E-MILES), específicamente diseñados para cúmulos globulares, teniendo en cuenta su peculiar química y sus distribuciones de masa estelares. Ello nos permitirá evaluar el impacto de las incertidumbres sistemáticas de los modelos en los problemas astrofísicos mencionados de una manera controlada, y nos permitirá explotar todo el potencial de los cúmulos globulares para comprender problemas clave en la formación de galaxias y la cosmología. El equipo de investigación de MATRYOSHKA, formado por expertos en estudios de cúmulos globulares, poblaciones estelares galácticas, dinámicas y modelización de síntesis de poblaciones estelares, está idealmente posicionado para llevar a cabo este ambicioso proyecto.