Doctor en Ciencias, Mención Astronomía / La idea principal de esta tesis es el análisis de los espectros ópticos de las supernovas de tipo II (SNs II) y sus correlaciones con los parámetros fotométricos. Este análisis se basa en la caracterización de la diversidad espectral y el uso de esta para entender de una mejor forma los mecanismos físicos que involucran a las SNs II. Un objetivo clave es vincular la evolución transitoria a las propiedades del progenitor antes de la explosión. Para este propósito utilizo 893 espectros ópticos (entre 3 y 363 días) de 123 SNs II que se obtuvieron entre 1986 y 2009. Con el fin de comparar consistentemente las propiedades observadas de las SNs II, es necesario tener una época común. Para ello, estimo las fechas de explosión usando imágenes antes de la explosión y del descubrimiento y la técnica de ajuste espectral, los cuales muestran muy buenos resultados. Centrándome en el perfil P-Cygni de Hα , encuentro que SNs con menor componente de absorción con respecto a la emisión (valores pequeños en a/e), son más brillantes en el máximo, tienen una tasa de declinación más rápida en las curvas de luz, duraciones más cortas en la fase opticamente gruesa y velocidades de expansión más altas. Teniendo en cuenta estos resultados, sugiero que las diferencias entre las SNs de rápido declive (IIL) y las SNs con meseta (IIP) están relacionados con la masa de la envoltura de hidrógeno al momento de la explosión. Expandiendo el análisis a la cobertura total de los espectros, analizo la aparición de las líneas de Fe II y su evolución con el tiempo con respecto a las diferencias en a/e y la velocidad de Hα en una época dada, la magnitud en el máximo, la la tasa de declive, y la metalicidad del medio. Especulo que la evolución de líneas podría indicar diferencias en las temperaturas y/o metalicidad. Además, encuentro un componente adicional de absorción en el lado azul de Hα . Concluyo de que este componente en los espectros tempranos está asociado a Si II λ6355, mientras que en la fase de la meseta está relacionado con una característica de alta velocidad en las líneas de hidrógeno, las cuales podrían indicar señales de interacción entre el material expulsado y el viento de la supergigante roja. Por otro lado, la presencia de Si II podría estar relacionada con el radio progenitor. Analizando las propiedades espectrales y sus correlaciones con parámetros fotométricos, encuentro que SNs con velocidades más altas son más brillantes, tienen seudo-anchos equivalentes más pequeños, tasas de declive más rápidas, duraciones más cortas en la fase opticamente gruesa y en la meseta y masas de niquel más altas. Relacionando estos parámetros con las propiedades físicas de la explosión y del progenitor, especulo que la duración de la meseta está relacionado con la masa de la envoltura de hidrógeno, la tasa de declive en la curva de luz está relacionada con el radio del progenitor, y las velocidades de expansión del material expulsado con la energía de la explosión.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / El reciente surgimiento de telescopios astronómicos enormes abre nuevas posibilidades para estudios astrofísicos, con los correspondientes desafíos respecto al análisis masivo de datos. Tomando ventaja de estas nuevas tecnologías, el Sondeo de Transitorios de Alta Cadencia (HiTS por sus sigla en inglés) ha desarrollado una secuencia de algoritmos para detectar fenómenos astrofísicos transitorios, como supernovas, analizando objetos extraídos directamente de imágenes del telescopio en tiempo real. En esta tesis, se presenta un nuevo método complementario para detectar supernovas de luminosidad débil, de baja razón señal a ruido, que discrimina la evolución de luminosidades de pixeles filtrando la secuencia de imágenes. El método propuesto se basa en el Filtro de Correntropía (FC), que es una extensión no lineal del clásico Filtro de Kalman. El FC usa una función de costo del campo de la Teoría de Información llamada Correntropía Cruzada, que es robusta ante artefactos y outliers, que son abundantes en mediciones astronómicas. El método propuesto fue probado en los sondeos de HiTS y los resultados muestran que es capaz de redescubrir la mayoría de las supernovas en las épocas de alta cadencia. Además, se han encontrado diecisiete nuevas supernovas no detectadas anteriormente en HiTS. El análisis de secuencias de imágenes permite reducir el número de falsos positivos al costo de una detección más tardía. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el Instituto Milenio de Astrofísica

En el presente trabajo se estudió una muestra de 28 Supernovas tipo Ia (SNe Ia) observadas en los filtros ópticos BV u′ g ′ r′ i′ durante el transcurso de la primera y segunda campañas del Carnegie Supernova Project (CSP) con el objetivo de analizar sus propiedades como patrones lumínicos estandares. Las posibles fuentes de ”contaminación” que interfieren al estudiar las propiedades intrínsecas de estos objetos, éstas son: enrojecimiento en la galaxia donde ocurre la SN, corrimiento al rojo debido a la expansión del universo, enrojecimiento en nuestra propia galaxia, además de distorciones producidas en el sistema instrumental del telescopio. Para cada una de estas distorciones se calcularon correcciones, las que posteriormente fueron aplicadas a la muestra de objetos, analizando las propiedades intrínsecas de los objetos. Se estudió la relacion magnitud en el maximo versus ancho de la curva de luz de dos maneras equivalentes. Se construyeron los diagramas de Hubble para cada uno de los filtros en los que se observaron las SNs. Las dispersiones en éstos disminuyen a medida que se aplican estas correcciones y llegan a ser mínimas al ajustar ademas el parametro RV en la galaxia anfitriona. Se encontró además que existien posibles diferencias sistemáticas en los colores de las SNs dependiendo del tipo morfológico de la galaxia anfitriona, mayores estudios se necesitan en esta dirección. Finalmente, para una muestra restringida de objetos se obtienen dispersiones comparables a otros resultados en todos los filtros ∼0.13 para BV g ′ r′ i′ y ∼0.23 para el filtro u′ , siendo una de las menores medidas hasta ahora para este ultimo filtro.

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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 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, Mención Astronomía / Durante el desarrollo de esta tesis estudiamos el Método de Patrones Lumínicos Estandarizables (SCM) para supernovas Tipo II “plateau" haciendo uso de fotometría BVRI y espectroscopía óptica. Se implementó un procedimiento analítico para ajustar funciones a las curvas de luz, de color y de velocidad de expansión. Encontramos que el color V–I de estas supernovas, medido hacia el final de la época “plateau", puede ser utilizado para estimar el enrojecimiento provocado por el material interestelar de la galaxia anfitriona con una precisión de σ(AV) = 0.2 mag. Tras realizar las correcciones necesarias a la fotometría se recupera la relación luminosidad versus velocidad de expansión, reportada previamente en la literatura científica. Ocupando esta relación y asumiendo una ley de extinción estándar (RV = 3.1) obtenemos diagramas de Hubble con dispersiones de ~0.4 mag en las bandas BVI. Por otra parte, si permitimos variaciones en RV en favor de incertezas menores obtenemos una dispersión final de 0.25–0.30 mag, lo que implica que estos objetos pueden entregar distancias tan precisas como 12–14%. El valor resultante para RV es de 1.4 ± 0.1, que sugiere una ley de extinción no-estándar en nuestra línea de visión hacia este tipo de supernovas. Utilizando dos objetos con distancia Cefeida para calibrar la relación luminosidad-velocidad obtenemos una constante de Hubble de 70 ± 8 km s-1 Mpc-1, en buen acuerdo con el valor que obtuvo el HST Key Project.