Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-03-09T21:55:15Z No. of bitstreams: 2 Raphael Alonso de Mendonca.pdf: 3718145 bytes, checksum: bddb4107820ad6d2c15010fadb45425c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-04-04T11:45:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Raphael Alonso de Mendonca.pdf: 3718145 bytes, checksum: bddb4107820ad6d2c15010fadb45425c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T11:45:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Raphael Alonso de Mendonca.pdf: 3718145 bytes, checksum: bddb4107820ad6d2c15010fadb45425c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Since the discovery and con rmation of the rst exoplanet in the late 20th century the increasing improvement of methods of planetary detection and the techniques applied to detection and con rmation. make possible to discover several exopalets. One of the most used methods is the Planetary Transit Method, which works with photometric data, a process of observation of the luminous ux of star. The time series of observed uxes is an important object of data analysis called the light curve. Light curves (synthetic) can also be produced through analytical models of planetary transits. With the advent of new missions to study exoplanets such as TESS and PLATO, high-quality light curves and large volumes of data will be generated in the next years. Thus, the development of analytical models and data analysis that are capable of handling the complexity, quality and volume of data is of great interest to Astroinformatics, the interface between Astronomy, Astrophysics and Computation. Within this context, this dissertation proposes a parallel optimization, via the OpenMP architecture, of the photometric-analytical model generator of planetary transits ELLC, aiming at the treatment of future data from missions TESS and PLATO. This generator, in addition to containing complex parameters for planetary transits such as anisotropic limb darkening models , re ection e ects and stellar spots, is a free software source code and can be easily integrated with MCMC. Getting in loop of code that was parallelized, a speedup of 288.36 on a computer with i7 processor and 12 GB of memory and 452.04 on a computer with i5 processor and 16GB of memory and a speedup of 1,275 times in the total execution of the simulation code. This parallelization will be made available on a free software basis to the research community in planetary transits. / Desde o descobrimento e confirmação do primeiro exoplaneta no final do século 20 e a crescente melhoria dos métodos de detecção de planetas e das tecnologia aplicada a detecção e confirmação. Toranram possível o descobrimento de diversos exopalnetas, um dos métodos mais utilizados é o Método de Trânsitos Planetários, que trabalha com dados de fotometria, processo de observação do fluxo luminoso de estrela. A série temporal de fluxos observados configura um objeto importante de análise de dados chamado curva de luz. Curvas de luz (sintéticas) também podem ser produzidas através de modelos analíticos de trânsitos planetários. Com o advento de novas missões para estudo de exoplanetas como a TESS e a PLATO, curvas de luz de alta qualidade e grandes volumes de dados serão geradas nos próximos anos. Assim, o desenvolvimento de modelos analíticos e de análise de dados que sejam capazes de lidar com a complexidade, qualidade e volume de dados é de grande interesse da Astroinformática, área de interface entre Astronomia, Astrofísica e Computação. Dentro deste contexto, esta dissertação propõe uma otimização paralela, utilizando a implementação em C da arquitetura OpenMP presete no compilador em C do pyhon, do gerador de modelos fotométrico-analíticos de trânsitos planetários ELLC, visando ao tratamento de dados de futuras missões com a TESS e a PLATO. Este gerador, além de conter parâmetros complexos para trânsitos planetários como modelos de escurecimento de limbo anisotrópicos, efeitos de reflexão e manchas estelares, possui código-fonte em regime de software livre e pode ser integrado facilmente com esquemas de ajuste de parâmetros de trânsitos via MCMC. Obtendo, no laço do código que foi paralelizado, uma aceleração de 288,36 em um computador com processador i7 e 12 GB de memória e de 452,04 em um computador com processador i5 e 16GB de memória. e uma aceleração de 1,275 vezes na execução total da simulação código. Esta paralelização será disponibilizada em regime de software livre para a comunidade de pesquisa em trânsitos planetários.

Este trabalho tem como objetivo o ensino dos fundamentos da Astrofísica Estelar moderna a alunos do Ensino Médio através de uma abordagem empírica que usa como ferramentas principais da metodologia a observação, o registro, a análise e a interpretação das mudanças de brilho das estrelas variáveis ao longo do tempo. Mediante técnicas simples (fotometria visual) para a estimativa dos valores dos brilhos aparentes (magnitudes) dessas estrelas no decorrer de vários meses, o aluno coleta seus próprios dados observacionais. Em seguida, esses dados serão colocados em gráficos (curvas de luz), cuja análise permitirá a medida de seus períodos e amplitudes de variação, bem como a determinação de uma série de parâmetros que caracterizam as propriedades físicas das estrelas. O estudo é conduzido de uma forma que permite apresentar aos alunos vários dos grandes temas da Astrofísica contemporânea sem que eles percam o vínculo sensorial com a observação direta dos fenômenos celestes, seja com auxílio de instrumental modesto (binóculos ou pequenos telescópios), seja até mesmo a olho nu. O produto final de nosso trabalho é um Guia de Estudos intitulado Astrofísica Estelar para o Ensino Médio, em doze capítulos e mais de trezentas páginas, que está incluído em sua íntegra nesta monografia. O Guia foi desenvolvido tendo como alvos principais os alunos e professores do Ensino Médio formal. Não obstante, ele pode ser também utilizado por qualquer pessoa que tenha interesse no assunto e que possua os conceitos necessários de Matemática e Física do Ensino Médio; ou ainda em cursos do ensino não-formal que sejam ministrados, por exemplo, por planetários, museus de ciência e astrônomos amadores (situação essa testada com ótimos resultados pelo autor). Por fim, vale mencionar que, neste tipo de aprendizado (conhecido como research-based education, que poderíamos traduzir livremente como aprendizado vinculado à pesquisa), utilizamos intensivamente diversos recursos tecnológicos disponibilizados gratuitamente na internet pelas grandes entidades internacionais que se dedicam à pesquisa e ao estudo das estrelas variáveis tais como softwares específicos, bancos de dados, simulações e cartas para a estimativa das magnitudes. O uso dessa metodologia vinculada à pesquisa, em nossa experiência, se constitui em um fator valioso para desenvolver nos alunos a criatividade, o raciocínio crítico, a familiarização com o método científico e as habilidades para a pesquisa. / This work aims at teaching the fundamental aspects of Stellar Astrophysics to high school students through an empirical approach which uses variable stars observations, data collection, and the analysis and interpretation of brightness changes as key methodological tools. By using some simple techniques (visual photometry) to estimate the values of apparent brightness (magnitudes) of these stars over several months, the student collects his/her own observational data. Subsequently, that data will be plotted in graphs (light curves), whose analysis will in turn allow the determination of its periods and amplitudes of variation, as well as of a series of physical parameters that characterize the physical properties of the stars. The whole study is conducted in a way that shows students several of the major themes of contemporary Astrophysics without losing their sensory link with the direct observation of celestial phenomena - whether with the aid of modest instruments (binoculars or small telescopes) or even naked eye. The final product of our work is a Study Guide called \"Stellar Astrophysics for High School\" in twelve chapters and more than three hundred pages, which is included in their entirety in this monograph. The Guide was developed with the main targets being students and teachers of the formal high school level. Nevertheless, it can also be used by anyone who has an interest in the subject and who possesses the required concepts of high school Mathematics and Physics; or even in non-formal teaching courses that are taught, for example, by planetariums, science museums and amateur astronomers (a situation that has been tested with great results by the author). Last but not least, it is worth mentioning that in this type of learning (known as \"research-based education\") we intensively use various technological resources freely available on the internet from the great international entities that are dedicated to the research and study of variable stars such as specific softwares, databases, simulations and charts for estimating magnitudes. The use of research-based education, in our experience, is a valuable tool to foster and develop students creativity, critical thinking, and the familiarization with the scientific method and research skills.

Este trabalho tem como objetivo o ensino dos fundamentos da Astrofísica Estelar moderna a alunos do Ensino Médio através de uma abordagem empírica que usa como ferramentas principais da metodologia a observação, o registro, a análise e a interpretação das mudanças de brilho das estrelas variáveis ao longo do tempo. Mediante técnicas simples (fotometria visual) para a estimativa dos valores dos brilhos aparentes (magnitudes) dessas estrelas no decorrer de vários meses, o aluno coleta seus próprios dados observacionais. Em seguida, esses dados serão colocados em gráficos (curvas de luz), cuja análise permitirá a medida de seus períodos e amplitudes de variação, bem como a determinação de uma série de parâmetros que caracterizam as propriedades físicas das estrelas. O estudo é conduzido de uma forma que permite apresentar aos alunos vários dos grandes temas da Astrofísica contemporânea sem que eles percam o vínculo sensorial com a observação direta dos fenômenos celestes, seja com auxílio de instrumental modesto (binóculos ou pequenos telescópios), seja até mesmo a olho nu. O produto final de nosso trabalho é um Guia de Estudos intitulado Astrofísica Estelar para o Ensino Médio, em doze capítulos e mais de trezentas páginas, que está incluído em sua íntegra nesta monografia. O Guia foi desenvolvido tendo como alvos principais os alunos e professores do Ensino Médio formal. Não obstante, ele pode ser também utilizado por qualquer pessoa que tenha interesse no assunto e que possua os conceitos necessários de Matemática e Física do Ensino Médio; ou ainda em cursos do ensino não-formal que sejam ministrados, por exemplo, por planetários, museus de ciência e astrônomos amadores (situação essa testada com ótimos resultados pelo autor). Por fim, vale mencionar que, neste tipo de aprendizado (conhecido como research-based education, que poderíamos traduzir livremente como aprendizado vinculado à pesquisa), utilizamos intensivamente diversos recursos tecnológicos disponibilizados gratuitamente na internet pelas grandes entidades internacionais que se dedicam à pesquisa e ao estudo das estrelas variáveis tais como softwares específicos, bancos de dados, simulações e cartas para a estimativa das magnitudes. O uso dessa metodologia vinculada à pesquisa, em nossa experiência, se constitui em um fator valioso para desenvolver nos alunos a criatividade, o raciocínio crítico, a familiarização com o método científico e as habilidades para a pesquisa. / This work aims at teaching the fundamental aspects of Stellar Astrophysics to high school students through an empirical approach which uses variable stars observations, data collection, and the analysis and interpretation of brightness changes as key methodological tools. By using some simple techniques (visual photometry) to estimate the values of apparent brightness (magnitudes) of these stars over several months, the student collects his/her own observational data. Subsequently, that data will be plotted in graphs (light curves), whose analysis will in turn allow the determination of its periods and amplitudes of variation, as well as of a series of physical parameters that characterize the physical properties of the stars. The whole study is conducted in a way that shows students several of the major themes of contemporary Astrophysics without losing their sensory link with the direct observation of celestial phenomena - whether with the aid of modest instruments (binoculars or small telescopes) or even naked eye. The final product of our work is a Study Guide called \"Stellar Astrophysics for High School\" in twelve chapters and more than three hundred pages, which is included in their entirety in this monograph. The Guide was developed with the main targets being students and teachers of the formal high school level. Nevertheless, it can also be used by anyone who has an interest in the subject and who possesses the required concepts of high school Mathematics and Physics; or even in non-formal teaching courses that are taught, for example, by planetariums, science museums and amateur astronomers (a situation that has been tested with great results by the author). Last but not least, it is worth mentioning that in this type of learning (known as \"research-based education\") we intensively use various technological resources freely available on the internet from the great international entities that are dedicated to the research and study of variable stars such as specific softwares, databases, simulations and charts for estimating magnitudes. The use of research-based education, in our experience, is a valuable tool to foster and develop students creativity, critical thinking, and the familiarization with the scientific method and research skills.