Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / La distribución de galaxias a gran escala define una compleja red de filamentos, murallas y vacíos de galaxias, situándose los cúmulos de galaxias en la intersección de filamentos. A dicha red se la conoce como “Estructura a Gran Escala” (LSS por su sigla en inglés), cuya forma general y relación entre sus componentes provee información sobre la distribución general de materia, que depende del modelo cosmológico, y la formación de las galaxias, siendo necesario perfeccionar continuamente su caracterización en la medida que hay avances significativos en las bases de datos o en los métodos de análisis. Nuestro trabajo esta basado en el reciente catálogo VOCLUDET de cúmulos y grupos de galaxias, construido en forma automatizada a partir del catálogo de corrimientos al rojo de galaxias llamado “2-degree Galaxy Redshift Survey” (2dFGRS) mediante el metodo geometrico de Voronoi, el cual consta de dos secciones, una norte, del North Galactic Pole (NGP), y una sur, del South Galactic Pole (SGP). La utilización de cúmulos de galaxias en el trazado de la LSS tiene las ventajas, frente al uso directo de las galaxias, por no estar ellos afectados por el efecto distorsionador llamado “Dedos de Dios” (Fingers-of-God) y porque se pueden estimar individualmente sus masas totales. A partir de un análisis exhaustivo del catálogo VOCLUDET, se definio una muestra de 745 cúmulos caracterizados por altos valores de su dispersión de velocidad (HVDCS por su sigla en inglés), > 400 km/s, correspondientes por lo tanto preferentemente a cúmulos masivos. Nuestro análisis indica que las propiedades de los cumulos de esta muestra no presentan un efecto de selección importante con la distancia, hasta aquella correspondiente a z~0.15, por lo que en este trabajo hemos limitado el mapeo de la LSS hasta z~0.15. Incluimos el catalogo de la muestra HVDCS en este trabajo, que consiste en el listado de los siguientes parametros calculados: ascensión recta, declinación, redshift, distancia comóvil, Ngal, v , masa virial, radio promedio. Para obtener el trazado de la estructura a gran escala hemos calculado, en 3 dimensiones, el Árbol Recubridor Mínimo (Minimal Spanning Tree, MST), el cual es un trazador cuantitativo y objetivo de la LSS, revelando la estructura filamentaria de las cadenas a las cuales pertenecen los cúmulos de la muestra HVDCS. El análisis de las propiedades del MST de la distribución de estos cúmulos indica que la topología global de su distribución espacial es consistente con una distribución con una geometría filamentaria a escalas mayores que la distancia promedio entre cúmulos y de una geometría tipo plano a escalas más pequeñas. Usando el mismo MST, realizamos una búsqueda sistemática de supercúmulos en el 2dFGRS. Nuestro catálogo de supercúmulos en el 2dFGRS consiste en 55 y 73 detecciones de supercúmulos en las secciones NGP y SGP, respectivamente. Se estimó la significancia estadística de cada supercúmulo y se extrajo una muestra de supercúmulos de alta significancia en su detección, consistente de 35 y 49 supercúmulos en el NGP y SGP, respectivamente. Hemos encontrado que la mayoría de los supercúmulos identificados tienen algún grado de correspondencia con aquellos de catálogos de supercúmulos previos en el volumen del 2dFGRS. Del estudio de la geometría y población de nuestros supercúmulos encontramos que los supercúmulos pobres, constituidos por menos de 10 cúmulos de galaxias, son muy numerosos y filamentarios, formado por simples cadena de cúmulos, mientras que los superćumulos ricos son muy escasos, con un gran número de cúmulos y poseyendo en su interior cadenas de cúmulos “tipo araña”. Incluimos el catalogo de los supercúmulos encontrados en este trabajo, que consiste en el listado de los siguientes parámetros calculados: ascensión recta, declinación, redshift, distancia comóvil, Ncl, p-value del test de significancia, cúmulos miembros, filamentariedad del grafo, largos de los ejes principales y volumen del elipsoide envolvente, y los descriptores de forma y la triaxialidad.

Dados los avances en la tecnología, la astronomía es capaz de recolectar del orden de terabytes de datos por noche. El análisis manual de ésta es prácticamente imposible, por lo que es constante la necesidad de nuevos y mejores algoritmos para realizar análisis automático. Por otro lado, la computación paralela provee herramientas para realizar análisis de datos masivos, las que incrementan la capacidad total de procesamiento y disminuyen el tiempo requerido. Existe un software para la búsqueda de cúmulos de galaxias, el cual funciona de forma secuencial. Hacer que este software funcione en forma paralela sería de gran utilidad, dada la cantidad de datos que existen y existirán para analizar. El objetivo de esta memoria es diseñar e implementar una solución computacional que permita efectuar la detección de cúmulos de galaxias en forma paralela. La paralelización del algoritmo se hizo sobre el framework Hadoop, utilizando la herramienta Streaming con el lenguaje Python para el desarrollo del software. Se construyó una aplicación que divide los datos de entrada de forma inteligente, ejecuta el algoritmo de detección de cúmulos de galaxias en varias máquinas de forma paralela, y re ensambla los resultados parciales obtenidos. Se estudiaron estrategias para el particionamiento de los datos, utilizando celdas con distintas geometrías. También se estudiaron e implementaron estrategias para el re ensamblado de los resultados. En base a conocimientos astronómicos y experimentación se determinó la utilidad, dado el contexto, de cada estrategia, y los valores límites para sus parámetros. Los resultados son los siguientes: (1) un software paralelo para la detección de cúmulos de galaxias; (2) al correr el programa paralelo con dos particiones, el tiempo de ejecución se reduce a la mitad; (3) el software secuencial de detección de cúmulos se observa altamente dependiente de las particiones utilizadas, encontrándose para una partición de 2 celdas sólo un 11% de los cúmulos que se detectaban en la versión secuencial. Como trabajo futuro se propone: (1) modificar el software secuencial de búsqueda de cúmulos de galaxias para que detecte cúmulos sin miembros repetidos; (2) ejecutar este software en un clúster de computadores o con cloud computing, para medir las mejoras en tiempo; (3) la ejecución de este software con sets de datos más grandes, para medir la escalabilidad de éste; (4) crear una partición ad-hoc al set de datos.

Ingeniero Civil en Computación / Vocludet es un algoritmo de detección de cúmulos de galaxias, el cual está diseñado para detectar múltiples cúmulos en un espacio tridimensional. El algoritmo se basa en la \Gls{voronoi} para detectar regiones de alta densidad en el espacio, además de utilizar propiedades astrofísicas para determinar los componentes de cada cúmulo detectado. El objetivo de esta memoria es validar el algoritmo utilizando datos ficticios que simulen un survey de galaxias y la creación de un software de visualización que permita realizar el estudio de los resultados obtenidos. El motivo por el cual se utilizan datos ficticios es el conocer los datos a utilizar de forma absoluta y sin incertidumbre, de tal modo que la validación pueda ser realizada apropiadamente. Debido al tamaño y complejidad del conjunto de datos a visualizar, se plantea la utilización de un wall display de alta resolución. Esto permite, además del incremento en la cantidad de información desplegada, una forma física de interacción con los datos: El usuario puede observar un panorama general de la información desde una distancia, o bien ver una mayor cantidad de detalle al acercarse a la pantalla. En esta memoria se describe la extracción y procesamiento de los datos obtenidos a partir de una simulación astronómica, la elaboración del software de visualización de datos y la validación del algoritmo Vocludet bajo diversos criterios.

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Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Mediante la inspección de un conjunto espectroscópicamente completo de 70 galaxias de secuencia roja del cumulo de Coma, de las cuales un alto porcentaje (~75%) se encuentran ubicadas a una distancia inferior a 0.2R_200 (~0.5 Mpc) del centro del cúmulo, estudiamos el nivel de actividad de interacciones galácticas entre galaxias con bajo contenido de gas, utilizando datos del Coma Treasury Survey obtenidos con el Telescopio Espacial Hubble. La estimación de la actividad de interacciones se realiza a partir de la fracción de galaxias involucradas en pares. Identificamos 5 pares y un sistema triple, para un total de 13 galaxias, basados en los limites de distancia proyectada y diferencia en velocidad radial. De estos sistemas, ninguno muestra signos de interacción reciente por lo que ninguno es identificado como una colisión de galaxias en curso. Este resultado nos permite establecer un limite superior para la taza de interacciones de galaxias de bajo contenido en gas de un 1.5% por Gyr, lo que se condice con las bajas tazas de interacción esperadas para los cúmulos en su estado evolutivo actual. Una inspección detallada de las imágenes de todas las galaxias de secuencia roja en nuestro conjunto revela que solo una galaxia muestra signos identificados a un limite en brillo superficial de 26.5 mag/arcosegundo^2, indicadores de una interacción recientemente producida, lo que implica una fracción de galaxias perturbadas recientemente menor a un 2%.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-14T20:44:44Z No. of bitstreams: 1 WALÉRIA SOUZA FIGUEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2015.pdf: 2735921 bytes, checksum: c2ab85caa20115480b90d1325acfad13 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-14T20:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WALÉRIA SOUZA FIGUEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGMET) 2015.pdf: 2735921 bytes, checksum: c2ab85caa20115480b90d1325acfad13 (MD5) Previous issue date: 2015-03-05 / CNPq / Este trabalho teve como objetivo estudar o efeito da remoção de umidade da camada limite planetária por cúmulos rasos. Para tal, esse efeito foi inserido no código do modelo BRAMS. Foram realizados dois experimentos: no primeiro experimento de controle (EXP_ORI), o modelo foi inicializado em sua forma original e no segundo (EXP_AJUST), o modelo foi integrado para as mesmas condições que o EXP_ORI, porém com o devido ajuste realizado no código do BRAMS. O modelo foi integrado para um período de 774 horas a partir da 00 UTC do dia 1° de janeiro até a 00 UTC do dia 1° de fevereiro de 2011. Para facilitar a análise quanto ao impacto desse ajuste no ciclo diário médio das variáveis termodinâmicas de superfície e da precipitação convectiva, foram feitas médias em duas áreas distintas de 1°x1°, uma área sobre superfície florestada (localizada no sul do Amazonas) e outra área sobre superfície desflorestada (localizada no norte da Bolívia). De forma geral, os resultados mostraram que houve diferenças notáveis no perfil termodinâmico da troposfera inferior devido à implementação do novo ajuste. As taxas de aquecimento e umedecimento, em ambas as áreas, tiveram picos as 09 e 09:30 horas local, embora o seu efeito líquido tenha se mostrado nas horas seguintes, o principal impacto ocorreu no início da tarde. O ciclo diário dos fluxos à superfície também foram sensíveis ao ajuste realizado no modelo. Já o comportamento e a quantidade da precipitação convectiva acumulada ao longo do dia foram melhorados no EXP_AJUST, principalmente na área desflorestada. / The objective of this work was to the effects of moisture removal from the planetary boundary layer by shallow cumulus. To reach this goal, this effect was implemented into the BRAMS model code. Two experiments were performed: in the control experiment (EXP_ORI), the model was initialized in its original form and in the second one (EXP_AJUST) the model was run to the same conditions as the EXP_ORI but with due adjustment made in BRAMS code. The model was run for a period of 774 hours, from 00 UTC of 1 January to 00 UTC of 1 February 2011. To facilitate the analysis of the impact of this adjustment on the mean daily cycle of thermodynamic variables of surface and convective precipitation, averages were performed in two different areas of 1° x 1°, an area of forested area (located in the south of the Amazon) and other deforested area on surface (located in northern Bolivia). Overall, the results showed that there were important differences in the thermodynamic profile of the lower troposphere due to the implementation of new setting in the BRAMS code. Values of moistening and heating rates in both areas peaked around 09 and 09:30 local time, although their net effect were felt later, the impact occurred mainly early afternoon. The daily cycle of surface fluxes were also sensitive to the adjustment performed in the model. Also the behavior and the amount of convective precipitation accumulated during the day in EXP_AJUST were improved, especially in deforested area.

El estudio de las galaxias ha permanecido restringido durante muchos al de aquellos objetos que presentan un diámetro aparente notable en una placa fotográfica de larga exposición. Desde nuestra ubicación dentro de una galaxia relativamente brillante como lo es la Vía Láctea, a lo cual se agregan las contribuciones por luz dispersada en el Sistema Solar y en la atmósfera terrestre, el brillo del cielo nocturno alcanza alrededor de 21.5 mag<SUB>(B)</SUB> para buenos sitios de observación. La detección de galaxias de bajo brillo superficial, o sea aquellas cuya luminosidad provenga en mayor parte, o totalmente, de zonas de brillo superficial por debajo de este nivel, se verá muy dificultada por el hecho de que sus isofotas quedarán sumergidas en el ruido del cielo. Según Disney (1980), "...somos como prisioneros en una celda iluminada tratando de discernir nuestros alrededores observando a través de una pequeña ventana hacia la oscuridad exterior. Podemos ver con suficiente facilidad las luces de la calle, y las ventanas iluminadas, pero ¿podemos ver, o inferir correctamente, las casas y los árboles?". Tiempo atrás, Arp (1965) ya había llamado la atención sobre los efectos de selección que dificultarían el descubrimiento de galaxias de bajo brillo superficial, así como también, en el otro extremo, de galaxias suficientemente compactas como para no distinguirse de las estrellas. El resultado es que las galaxias llamadas "normales" serían en realidad una muestra no muy representativa de la población total de objetos extragalácticos.

En este Trabajo de Tesis se investigan los procesos involucrados en el desarrollo de la Relación Color Magnitud (RCM) de galaxias en cúmulos. Esta relación comprende galaxias de tipo temprano y corresponde a la secuencia roja (SR) observada en el plano color magnitud. La distribución de galaxias en este plano es bimodal en los colores y parte de las galaxias se distribuyen en una zona difusa llamada “nube azul”. La SR está formada mayormente por galaxias pobres en gas con baja formación estelar, prototípicamente galaxias de tipo temprano. Estas galaxias constituyen el objeto de estudio de la presente investigación y la relación color magnitud que las caracteriza será referida como RCM.

El estudio de las anisotropías de la Radiación Cósmica del Fondo de Microondas es una de las piedras de toque de la Cosmología actual. Una fase importante de dicho estudio consiste en el análisis previo de los datos mediante técnicas deprocesado estadístico que permiten identificar, separar y estudiar de forma independiente las diferentes componentes físicas que contribuyen a la emisión del cielo. En esta Tesis se propone una nueva técnica de filtrado, los Filtros Adaptados a la Escala, que permite detectar la emisión de fuentes compactas(galaxias y cúmulos de galaxias) de forma robusta atendiendo alas particularidades de su estructura espacial a pequeña escala.Los Filtros Adaptados a la Escala se introducen de forma teórica y posteriormente son aplicados a simulaciones realistas que reproducen las condiciones de la futura misión de la AgenciaEspacial Europea "Planck", tanto en el régimen unidimensional como en imágenes bidimensionales en una o varias frecuencias (según se trate de detección de galaxias o de cúmulos de galaxias). Se concluye que los Filtros Adaptados a la Escalaconstituyen una herramienta potente y robusta para la detección de fuentes compactas en imágenes astronómicas. / The study of the anisotropies of the Cosmic Microwave Background (CMB) is one of the milestones of modern Cosmology. Before the analysis of the CMB itself, it is importantto apply statistical tools to the data in order to identify and separate the different physical components that contribute to the sky emission at microwave wavelengths. In this Thesis a newlinear filter is proposed, the so-called Scale Adaptive Filter (SAF), that takes into account the characteristic spatial signature of compact sources (namely galaxies and galaxy clusters) inorder to optimise the detection of such sources in CMB data.The SAF is firstly theoretically introduced and then it is applied to realistic simulated CMB data as they will be observed by the upcoming ESA's Planck Mission. The considered cases includeboth unidimensional and bidimensional data sets at one single frequency (for the case of the detection of radio and infrared galaxies) or considering several frequency channels (for thecase of the detection of galaxy clusters via the Sunyaev-Zel'dovich effect). The SAF is found to be a robust and powerful tool for the detection of compact sources in astronomical images.

En esta tesis se explora el estrecho límite que separa las estrellas más masivas que acaban su vida explotando como una supernova y aquellas menos masivas que dan lugar a una nebulosa planetaria. Para ello se ha estudiado, mediante espectroscopía de alta resolución, una muestra de estrellas evolucionadas presentes en cúmulos abiertos jóvenes. Las edades comprendidas se sitúan entre los 30-100 millones de años, muestreando, para estas estrellas, un rango de masas entre 5,5-9,5 masas solares, donde se encuentra el límite de masa anteriormente indicado.