Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Actualmente se piensa que los planetas se forman alrededor de estrellas jovenes en discos circumestelares que pueden durar unos pocos Ma. Estos discos protoplanetarios evolucionan a traves de diferentes mecanismos. Dos teorías tratan de explicar la formación de un planeta gigante: inestabilidad gravitacional y acreción del núcleo. estos planetas masivos pueden interactuar con el disco abriendo huecos y cavidades en el perfil de densidad superficial. Estudios detallados de estos huecos en discos protoplanetarios, han revelado estructuras que conducen a investigacion contemporánea. Una de estos rasgos son los dos nulos de inten- sidad en luz reflejada, vistos en el disco externo de HD 142527. En el Capítulo 1 se propone que estos son sombras proyectadas por un disco interno inclinado. Los discos internos in- terno y externo son opticamente gruesos en banda H, por lo que la forma y orientación de las sombras informa sobre la estructura tridimensional del sistema. Predicciones de transfer- encia radiativa de un modelo paramétrico de disco permite concluir que el disco interno está inclinado en 70±5◦ con respecto al disco externo. La teoría de acreción del núcleo plantea que la formación de planetesimales necesita que el polvo crezca de de micrones a kilometros. Trampas de polvo causadas por maximos de presión han sido propuestos como regiones donde polvo puede concentrarse y crecer los suficientemente rápido para formar planetesimales. En el Capítulo 2 se reportan nuevos datos VLA Ka & Ku del disco protoplanetario MWC 758. La imágen Ka muestra emisión compacta en el disco externo indicando una gran concentración de granos grandes. Datos ALMA públicos, trazando granos más pequeños, muestran emisión extendida del disco con un pico de intensidad hacia el noroeste de la estrella, que coincide con el la emisión VLA. Esta segregación de granos de polvo es esperada en la presencia de una trampa de polvo. También se desarrollo un modelo paramétrico no axisimétrico de disco con un vórtice que reproduce las observaciones. Finalmente, comparamos las observaciones radio con datos SPHERE de luz reflejada. El pico VLA está radialmente desplazado de una estructura espiral. Los discos HD 142527 y MWC 758 muestran desviaciones de simetría axial. Interrogantes teóricas aparecen acerca del origen del disco torcido en HD 142527, pero también este tiene consecuencias dinámicas ya que las zonas de sombra son más frías. Por otro lado, los datos VLA de MWC 758 muestran que los granos grandes están muy concentrados radial y az- imutalmente, sugiriendo una trampa de polvo. Es posible que en esta región compacta un planeta pueda formarse por accreción del nucleo. Todas estas asimetrías podrías ser generales para discos, lo que contradice nuestra idea estándar de discos simétricos

Doctor en Ciencias, Mención Astronomía / El trabajo de tesis se titula Evidencia independiente de acceleración cósmica a partir de supernovas de tipo II ; y tiene como objetivo estudiar la utilidad de las supernovas de tipo II como indicadores de distancias extragalácticas. Las supernovas tienen potencial para ser usadas como patrones lumínicos. Los patrones lumínicos son objetos luminosos para los cuales se conoce su brillo intrínseco, permitiendo medir distancia usando la ley del cuadrado inverso. La medición de distancias es un elemento fundamental para caracterizar la expansión del Universo. Con estos datos y aplicando modelos teóricos uno puede restringir parámetros cosmológicos tales como la cantidad de materia oscura o de energía oscura. Durante la ultima década usando las supernovas de tipo Ia (explosiones estelares termonucleares), dos grupos de investigadores (Riess et al., 1998; Perlmutter et al., 1999; Schmidt et al., 1998) lograron medir distancias muy lejanas y demostrar que el Universo está actualmente en un estado de expansión acelerada. Aunque otros experimentos denominados Oscilaciones Acústicas Bariónicas y Fondo de Radiación Cósmicos han confirmado estos sorprendentes resultados y tienen sus propios méritos, estás técnicas no están libres de errores sistemáticos. Es por eso que necesitamos desarrollar la mayor cantidad de métodos posibles para obtener mejores estimaciones de los parámetros cosmológicos. Ha habido múltiples trabajos que demostraron que las supernovas de tipo II también constituyen competitivos indicadores de distancias para la determinación de distancias extragalácticas. El objetivo de esta tesis es refinar estos métodos y desarrollar nuevas técnicas para medir distancias en el Universo. En este trabajo nos proponemos desarrollar y refinar métodos para usar supernovas de tipo II como indicadores de distancia. Para la primera parte de esta tesis, vamos a usar datos de bajo redshift que provienen del Carnegie Supernova Project (CSP, Hamuy et al. 2006). Vamos a desarrollar un método que permita corregir y estandarizar las supernovas usando sólo datos fotométricos (sin usar información espectroscópica). Estandarizar las supernovas significa corregir las magnitudes por diferencias intríınsecas, para que al final las diferencias de brillo observadas entre los diferentes objetos dependan solamente de distancia. Debido a la alta calidad de los datos también vamos a poder refinar el método propuesto por Hamuy & Pinto (2002) para lo cual se necesitan espectros. La segunda parte de la tesis será la extensión de estos dos métodos a más alto redshift con el fin de caracterizar los parámetros cosmológicos. Para esto usaremos datos del Sloan Digital Sky Survey y del Supernova Legacy Survey. Lograremos mostrar que los métodos de bajo redshift pueden ser aplicados a alto redshift y además podremos derivar par ́ametros cosmólogicos consistentes con el modelo actual.

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.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Buscamos estrellas tipo RR Lyrae en zonas distantes del halo de la Vía Láctea utilizando datos ya existentes: UltraVISTA, una campaña con observaciones en el infrarojo cercano diseñada para obtener imágenes profundas del campo COSMOS, y SUDSS, una extensión del Dark Energy Survey (DES) que añade observaciones en los extremos del tiempo de obser- vación de DES en varios filtros, con la finalidad de observar las curvas de luz de supernovas a alto redshift. Los resultados de la búsqueda de RR Lyrae con estos datos fueron nulos. Ante estos resultados realizamos observaciones simuladas de RR Lyrae, bajo las mismas condi- ciones de los datos observados, demostrando que la cadencia utilizada en las observaciones no permite la identificación del período de las estrellas RR Lyrae. Finalmente probamos el método desarrollado con datos de HiTS (High Cadence Tran- sient Survey), una campaña dedicada a detectar transientes en el óptico, principalmente las primeras horas de las explosiones de supernovas. Luego de responder favorablemente a las observaciones simuladas, logramos identificar en los datos de HiTS 2015A un total de 106 RR Lyrae 7 de las cuales se encuentran a una distancia mayor a 100 kpc.

Ingeniero Civil en Computación / Parte importante de la labor astronómica consiste en analizar observaciones de radiaciones electromagnéticas en la forma de espectros de frecuencia, procedentes del espacio y emitidas por objetos tales como estrellas, galaxias y otros. A partir de estos espectros se puede identificar una serie de propiedades y características de los objetos de los cuales provienen; en particular, las líneas espectrales (tanto de emisión como de absorción) presentes resultan ser un indicador de las especies (átomos, moléculas, isótopos, etc.) presentes en su composición química. En el presente trabajo se llevó a cabo con el fin de obtener un cierto tipo de asociaciones lógicas, llamadas reglas de asociación, entre líneas espectrales presentes a lo largo de distintos espectros de frecuencia. En particular, se busca aplicar a conjuntos de espectros de frecuencia obtenidos a partir de datos de observaciones astronómicas, para así obtener información de las relaciones existentes entre estas líneas bajo distintas medidas de interés y relevancia estadística. Para ello se llevó a cabo, en el lenguaje de programación Python, una implementación de algoritmos de Aprendizaje de Reglas de asociación, o Association Rule Learning (ARL); en particular los algoritmos Apriori y FP-Growth. La aplicación final, que hace uso de estos algoritmos, permite al usuario observar las reglas obtenidas bajo requerimientos mínimos de soporte y confianza de ellas, ordenarlas según estas dos medidas junto con su lift, y mostrar las que posean un cierto elemento en particular en su antecedente, consecuente o en ambos. La aplicación y sus algoritmos se probaron sobre datos simulados y, posteriormente, sobre datos reales de observaciones en el espectro visible obtenidas del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), previo un pre-procesamiento adecuado de estos. Los resultados obtenidos muestran un considerable mejor desempeño (de por lo menos la mitad del tiempo total de ejecución) por parte del algoritmo Apriori por sobre FP-Growth para valores pequeños de soporte (cercanos a 0.15). Esto puede deberse, principalmente, al tamaño reducido del universo de ítems (lineas espectrales detectadas) posibles presentes en cada transacción (espectro de frecuencias); lo cual hace perder sustancialmente la ventaja comparativa que posee FP-Growth al utilizar una estructura de datos tipo árbol. Se espera a futuro poder realizar el proceso de ARL a partir datos en otras frecuencias del espectro electromagnético; como por ejemplo, los datos radioastronómicos del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Junto con esto, se espera más adelante poder mejorar la aplicación en términos de su interfaz gráfica y usabilidad.

Ingeniero Civil Eléctrico / Entre los desafíos mas importantes para la cosmología actual se encuentran la expansión y composición del universo. Una de las herramientas mas útiles para la investigación en estos campos son las supernovas de tipo Ia, eventos de gran liberacion energetica que siguen al colapso de una estrella en un sistema binario, esto debido a que las caracteristicas de esta explosión permiten calcular distancias en base a su corrimiento al rojo. El problema es que su identificación y clasificación es un problema no trivial, y el método clasico, el espectroscópico, resulta incapaz de adaptarse al rápido aumento en la información disponible, proveniente de sondeos de última generación. Por lo que resulta de gran importancia encontrar la forma de aprovechar al máximo la información fotométrica, mucho mas abundante que la espec- troscópica. El objetivo de esta memoria es diseñar una metodología para la clasificación de supernovas tipo Ia, que entregue resultados competitivos con los presentes en la literatura, esto mediante la aplicación de correntropía mutua ranurada, una medida discreta de disi- militud, sobre la información fotométrica de estas. Se generan matrices de disimilitud para cada uno de los filtros disponibles (griz ) y se prueban diferentes métodos para la combina- ción de esta información. Se explora el efecto de añadir la información de corrimiento al rojo fotométrico (photo-z ) y la forma de introducirla al proceso de clasificación. La clasificación es realizada utilizando tres implementaciones diferentes de algoritmos de vecinos cercanos (K-nearest neighbours, weighted K-nearest neighbours, y distance-weighted K-nearest neigh- bours). La base de datos utilizada corresponde a la versión corregida de un set de supernovas simuladas creada con motivo del Supernova Photometric Classification Challenge (SNPCC), que contiene la información fotométrica de cerca de 21000 supernovas. El entrenamiento se realiza utilizando un conjunto de 1100 objetos cuya clase ha sido espectroscópicamente confirmada, este subconjunto intenta simular las condiciones de captura esperables (e.g. dis- tribución no representativa de clases, preferencia por objetos mas brillantes) y por lo tanto se ha decidido mantenerlo. Tambien se exploran los resultados obtenidos al utilizar una versión de este conjunto modificada para tener una distribución mas representativa, tanto en ter- minos de clases como de corrimiento al rojo. Se obtiene pureza = 0.556(0.824), eficiencia = 0.567(0.307), y FoM = 0.167(0.187) utilizando el conjunto espectroscópicamente confirmado (en su versión modificada) para el entrenamiento.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Esta tesis presenta un estudio acerca de la compresión, con pérdidas, de imágenes astronómicas mediante el estándar JPEG2000. La principal motivación de esta investigación surge al comparar los desempeños de compresión para diversas morfologías de imágenes, se observa que para una misma tasa de bits, el nivel de PSNR de las imágenes naturales es mayor que el de las imágenes astronómicas, es decir la compresión de dichas imágenes presenta menos pérdidas. Debido a esto, es necesario realizar ajustes sobre JPEG2000 de manera que ambos desempeños puedan equipararse. El primer enfoque utilizado se basa en la implementación de la wavelet Haar, aquella de mayor compresibilidad sobre imágenes astronómicas, en JPEG2000. Sin embargo, al realizar esta modificación se aprecia que los resultados obtenidos no son mejores a los que proporciona la versión original del estándar, con la base CDF 9/7. A partir del análisis de dependencias intraescala en el dominio Wavelet, se logra verificar que la característica que tiene mayor repercusión en el desempeño de la compresión es la presencia de estructura. Razón que explica el por qué la base CDF 9/7, a pesar de no presentar mejor compresibilidad que la base de Haar, permite alcanzar mejores niveles de compresión. Finalmente, se propone dividir las imágenes astronómicas en dos partes: "Background" y "Cartoon", esta última contiene los pixeles de mayor intensidad y al ser una señal sparse, es decir con muy pocos coeficientes distintos a cero, su alto nivel compresibilidad en base de Haar (reconstrucción perfecta con aproximadamente un 20% de coeficientes) permite soslayar la carencia de estructura. La compresión del "Cartoon"', mediante JPEG2000 con la base de Haar, entrega resultados superiores a los obtenidos por la base CDF 9/7, por lo que se puede concluir que este enfoque puede ser aprovechado en aplicaciones que puedan prescindir de la totalidad de los pixeles y que hagan énfasis en aquellos valores más significativos. La investigación presentada en esta memoria complementa los resultados encontrados en la literatura y abre una nueva línea que deberá seguir siendo explorada en el futuro.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Planetary Sciences are constantly progressing. Current facilities have allowed the discovery of a considerable amount of exoplanets and a more detailed study of protoplanetary disks, which is where planets are thought to form. Among the important tracers of disk evolution is the measurement of physical properties of these protoplanetary disks. This thesis focuses in two main parts; the first one in the diagnostic of gas line emission; while the second explores disks during even earlier stages of planet formation going through outbursts of accretion. In Chapter 2, we describe a line emission diagnostic that allows the measurement of temperature, turbulent broadening and the column density (particle number per unit surface) in protoplanetary disks. We test our line emission diagnostic through detailed analysis on post processed hydrodynamical simulations of a protoplanetary disk with an embedded giant planet. Our diagnostic could potentially allow the detection of kinematical signatures in line emission of planet-disk interactions, such as the Rossby wave (RWI) vortices associated with giant planet formation. We could conclude that our line emission diagnostic measures a kinematical signature in the disk, although very small. When the line emission diagnostic is applied to the hydrodynamical simulations, the measured turbulent velocity shows a small enhancement for optically thick molecular transitions at the location of the vortex. In Chapter 3, we explored an intriguing class of circumstellar objects, FU Orionis objects. FU Ori objects have outbursts with high accretion rates. They could solve the low luminosity problem in the formation of low mass stars. It is believed that low mass stars go through this phenomenon more than one time during their formation. Chapter 3 addresses how accretion outbursts shape the radial structure of the circumstellar disk in V883 Ori, a FU Ori object. With our approach, we measure its temperature and how fast it accretes. We use a self-iterative algorithm that takes the radial profile of a circumstellar source and returns its shape and how much it is accreting, separating optically thin with optically thick regimes. From our analysis of V883 Ori, we find that passive disk heating mechanisms do not reproduce the steep thermal profile of V883 Ori closer to the star than r=30 AU. Thus, we conclude that viscous dissipation provides the supplemental amount of energy necessary to generate the emission profile observed in V883 Ori. / Beca Magíster Nacional CONICYT, Millenium Nucleus "Protoplanetary Disk in Alma Early Science" y por el Departamento de Postgrado y Postítulo de la Vicerrectoría de Asuntos Acádemicos, Universidad de Chile

Memoria multimedia para optar al título de periodista / En esta memoria de título desarrollaremos el medio digital Materia Oscura que busca dar cobertura al desarrollo de la astronomía en Chile, la cual, pese a la importancia que tiene a nivel internacional, no ha sido abordada para un público masivo y su conocimiento en el país no se ha democratizado.

Ingeniera Civil en Computación / Gracias al avance tecnológico en radioastronomía y en almacenamiento de datos, el estudio de objetos estelares está creciendo en Chile y en el mundo. Gran cantidad de información astronómica es recopilada y guardada diariamente en distintos formatos. FITS es el formato de imagen más utilizado en el ámbito científico, pues permite guardar información multidimensional (espectros en una dimensión, mapas estelares en dos dimensiones o cubos de datos de tres o más dimensiones) junto con un encabezado con referencias de metadata pertinente. Las imágenes FITS generalmente exceden en tamaño la resolución de un monitor de escritorio normal (de 1080p, por ejemplo), por lo que no es posible desplegarlas completas en una razón 1:1 entre los pixeles del monitor y los pixeles en la imágen. Dado que una parte importante del análisis de datos astronómicos aún no es un proceso automatizado, esto puede llevar a la pérdida de percepción de detalles al momento de analizar la imagen. Bajo este contexto y a pedido del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica, en conjunto con la fundación Inria Chile y el instituto de investigación Inria Francia, en particular con el equipo Massive data (en Chile) y el equipo Ilda (en Francia), se desarrolló una aplicación llamada FITS-OW. Esta aplicación tiene por objetivo visualizar imágenes astronómicas en formato FITS en un wall display, es decir, en un arreglo de monitores manejado por un cluster de computadores. La aplicación fue desarrollada utilizando el Andes wall display compuesto de trece computadores y veinticuatro monitores, ubicado en las oficinas de Inria Chile. La presente memoria consiste en el diseño e implementación de la segunda etapa de desarrollo de FITS-OW. Esta etapa consiste en construir sobre la aplicación existente para poder conectar el sistema a la base de datos de objetos astronómicos extrasolares SIMBAD. Con esta contribución, la aplicación permite al usuario realizar consultas a esta base de datos externa respecto de la imagen FITS visualizada. Se delineó una interfaz de usuario compatible con el hardware utilizado, que permite definir distintos filtros y parámetros para las consultas y que despliega los resultados obtenidos desde la base de datos de manera intuitiva y coherente. Se definieron distintos tipos de criterios de filtro de consulta, que permiten seleccionar conjutos de objetos celestes con características particulares o con mediciones correspondientes a un catálogo específico. Por ejemplo, un usuario puede visualizar una imagen astronómica y consultar a SIMBAD por todos los objetos astronómicos en cierta región con cierto tipo espectral. El desarrollo de la aplicación continuará además en una tercera etapa, en donde se implementará la conexión con otras bases de datos astronómicas externas y donde se le dará al usuario la posibilidad de contar con una base de datos local.