Calculadora relación Tully-Fisher galaxias espirales

La calculadora relación Tully-Fisher determina la magnitud absoluta M_B, la luminosidad L (en unidades solares) y la masa bariónica M_bar de una galaxia de disco a partir de la velocidad de rotación máxima V_rot del disco, según la relación empírica de R. Brent Tully (Institute for Astronomy Hawaii) y J. Richard Fisher (NRAO Green Bank) publicada en 1977 en Astronomy & Astrophysics vol. 54, p. 661 ("A new method of determining distances to galaxies"). La relación fundamental muestra que para galaxias espirales existe correlación estrecha entre luminosidad y velocidad rotacional: L ∝ V_rot⁴ (banda fotométrica B clásica). La forma logarítmica inversa usada como estimador de distancias: M_B = -10·log₁₀(V_rot/220 km/s) - 19,5, con V_rot velocidad rotación disco km/s medida de la anchura del perfil HI 21 cm (radio surveys ALFALFA Arecibo, WALLABY ASKAP), M_B magnitud absoluta banda B (filtro fotométrico Johnson 440 nm), M_sun_B = +5,48 magnitud absoluta solar banda B, de donde L/L_sol = 10^((5,48 - M_B)/2,5).

La física subyacente: en equilibrio gravitacional circular V_rot² = G·M_dyn/R; hipótesis de razón masa-luz M/L aproximadamente constante y densidad superficial Σ uniforme implican L ∝ V_rot⁴ (Aaronson-Huchra-Mould 1979). La forma moderna en banda K (Verheijen 2001 ApJ 563, 694) M_K = -10,5·log₁₀(W₂₀/2) - 22 con W₂₀ anchura perfil HI al 20% pico reduce dispersión (banda infrarroja K 2,2 µm menos sensible a extinción de polvo y poblaciones estelares jóvenes). La Baryonic Tully-Fisher Relation (Stacy McGaugh 2000 ApJ 533, L99) M_baryonic = A · V_rot⁴ con constante A ≈ 50 M_sol·s⁴/km⁴ incluye masa estelar + gas HI frío + H₂ molecular y se extiende desde galaxias enanas dominadas por gas hasta espirales gigantes, constituyendo uno de los tests más estrictos del paradigma ΛCDM dark matter versus MOND modified gravity Milgrom 1983. Aplicaciones:

• Distance Hubble ladder distancias galaxias espirales via V_rot HI 21 cm
• medida H_0 calibración SBF + Cefeidas (Madore-Freedman)
• masa galáctica M_dyn = V_rot²·R/G
• test ΛCDM vs MOND via BTF
• evolución Tully-Fisher z<2
• distancias cluster Vergine
• surveys cosmológicos 2MASS Tully-Fisher y WALLABY ASKAP. Las aplicaciones italianas:

• survey VST KIDS INAF Capodimonte 1812 + ESO Cerro Paranal Chile 2011-2019 1.500 deg² estructura galaxias y weak lensing
• Asiago Copernico 182 cm INAF Padua 1979 espectroscopía óptica curvas rotación H_alpha
• TNG La Palma 1998 INAF 3,58 m espectrografía LRS H_alpha disco
• SRT Cerdeña 64 m 2013 INAF radio HI 21 cm survey, complementario a Noto 32 m INAF VLBI
• LBT Mount Graham Arizona 2005 INAF 25% 2×8,4 m espectroscopía integral-field
• Euclid ESA 2023 Así 25% 6 años 15.000 deg² 25 millones galaxias
• JWST 2021 NIRSpec contribución italiana rotación galaxias z>2 cosmic noon

Tabla Tully-Fisher galaxias italiana

(Fuente: Tully & Fisher 1977 A&A 54, 661 + Verheijen 2001 ApJ 563, 694 banda K + McGaugh 2000 ApJ 533 BTF + Sofue & Rubin 2001 ARA&A 39, 137 + INAF Roma 2002).

Ejemplos cálculo italiano Tully-Fisher

• Vía Láctea V_rot = 220 km/s INAF Padua 1761 + Asiago Copernico 182 cm 1979: V_rot = 220 km/s (Sol orbita Sgr A* Reid-Brunthaler 2004 VLBA), aplicando M_B = -10·log₁₀(220/220) - 19,5 = -19,5 mag. Luminosidad L = 10^((5,48+19,5)/2,5) = 2,0×10¹⁰ L_sol. Masa dinámica dentro 15 kpc M_dyn ≈ 1,7×10¹¹ M_sol. Masa bariónica BTF McGaugh 2000: M_bar = 50·220⁴ = 1,17×10¹¹ M_sol (consistente estrellas 6×10¹⁰ + HI 7×10⁹ + H₂ 2×10⁹)
• M31 Andromeda V_rot = 265 km/s INAF Trieste 1898: M_B = -10·log₁₀(265/220) - 19,5 = -20,3 mag. L = 4,0×10¹⁰ L_sol. M_bar BTF = 50·265⁴ ≈ 2,5×10¹¹ M_sol. Distancia M31 778 kpc Cefeidas (Riess 2019)
• M33 Triangulum V_rot = 120 km/s INAF Bologna 1936: M_B ≈ -17,7 mag enana espiral SAcd. L = 4×10⁹ L_sol. M_bar = 50·120⁴ = 1,04×10¹⁰ M_sol
• NGC 3198 V_rot = 150 km/s VST KIDS INAF Capodimonte 2011: M_B = -17,84 mag. Curva rotación plana van Albada 1985 primera evidencia DM espiral
• LMC Gran Nube Magallanes V_rot = 70 km/s SRT Cerdeña 64 m 2013: M_B ≈ -18,5 mag (LMC outlier irregular barred SBm fuera relación TF clásica)
• NGC 4258 (M106) V_rot = 208 km/s VLBI Noto 32 m INAF: maser water VLBI distance anchor 7,576 ± 0,082 Mpc geometric Pesce 2020. M_B = -19,26 mag. Calibrador Tully-Fisher primer escalón
• NGC 1300 espiral barrada V_rot = 185 km/s VST KIDS INAF: M_B = -18,75 mag prototipo Hubble SBbc

Astrofísica Tully-Fisher italiana

La astrofísica galaxias espirales italiana: INAF Roma 2002 Monte Porzio Catone (16 observatorios, 1.700 investigadores): Padua 1761 Galileo + Asiago Copernico 182 cm 1979 espectro óptico H_alpha curvas rotación; Brera Milán 1762 Schiaparelli; Capodimonte Nápoles 1812 + VST Cerro Paranal Chile 2011 2,6 m INAF + ESO survey KIDS 1.500 deg²; Arcetri Florencia 1872 Galileo cosmología; Roma 1786; Trieste 1898 Planck CMB tensión H_0; Catania-Etna 1880; Bologna Loiano 1936 AGN espirales enanas; Palermo 1790 Athena X-IFU 2035; Cagliari 1899 + SRT Cerdeña 64 m 2013 radio HI 21 cm.

Telescopios INAF: TNG Galileo La Palma 1998 INAF 3,58 m LRS DOLORES NICS; LBT Mount Graham Arizona 2005 INAF 25% 2×8,4 m LUCI MOS; VST Cerro Paranal 2011 INAF + ESO 2,6 m KIDS; SRT Cerdeña 2013 INAF 64 m; Noto 32 m Sicilia INAF VLBI maser NGC 4258.

Misiones Así Roma 1988: Euclid ESA 2023 Así 25% 6 años 15.000 deg² 25 millones galaxias hardware NISP NIR; Athena ESA 2035 X-IFU INAF Palermo 25%; JWST 2021 NIRSpec contribución italiana Roberto Maiolino rotación z>2; LSPE/STRIP CMB INAF Trieste + INFN Pisa B-mode; LiteBIRD ESA 2032 INAF + Así; AGILE Así 2007 + AMS-02 ISS 2011; BeppoSAX 1996-2002 Así.

Premios Nobel italianos: Marconi 1909, Fermi 1938, Segrè 1959, Carlo Rubbia 1984, Riccardo Giacconi 2002.

ICRA Roma Sapienza 1985 + ICRANet Pescara 2003 Remo Ruffini AGN; SISSA Trieste 1978 Andrea Lapi galaxy formation; Scuola Normale Pisa 1810 Andrea Ferrara cosmic dawn; CINECA Bologna 1969 Marconi100 30 PFlops + Leonardo HPC 2023 250 PFlops 5° TOP500 simulaciones N-body IllustrisTNG-300 Magneticum Eagle.

Bonus italianos I+D 2025-2026: Crédito I+D L. 160/2019 hasta 25%; Patent Box L. 178/2020 50%; Crédito Industria/Transizione 5.0 DL 39/2024 hasta 35%; PNRR Misión 4 Componente 2 ricerca 6,9 mil mill. €.

Actualizado a julio de 2026