Maestría en Ciencias - Astronomía

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The ADER-DG Numerical Method for hydrodynamics
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-09-14) Suárez Mantilla, Andres Mauricio; Castañeda Colorado, Leonardo; Grupo de Astronomía Galáctica, Gravitación y Cosmología
This thesis explores the ADER-DG (Arbitrary DERivatives – Discontinuous Galerkin) method as a high-order numerical scheme for solving hydrodynamic problems involving shock-wave interactions. Beginning with the theoretical background of hyperbolic conservation laws and the Riemann problem, the study develops the ADER methodology through both the classical Cauchy–Kowalewski procedure and its reformulation via the Discontinuous Galerkin predictor. A numerical solver was implemented within the ExaHyPE simulation framework, adapted to handle challenging benchmark tests such as the Sod shock tube, the Shu–Osher problem, and the Woodward–Colella blast wave, as well as multidimensional setups including vortex sheet dynamics and shock–interface interactions. The results demonstrate the capacity of ADER-DG to accurately capture discontinuities, rarefactions, and fine-scale structures, while maintaining stability and efficiency. Special emphasis is placed on the role of WENO reconstructions and subcell limiting for robustness. Beyond its technical contributions, the thesis highlights the relevance of ADER-DG to astrophysical fluid dynamics, where processes like supernova remnants and jet instabilities share analogous physical mechanisms. The work concludes by discussing limitations, future perspectives in higher dimensions and relativistic flows, and the potential use of ADER-DG as a generator of high-quality datasets for physics-informed machine learning.
Implementation of artificial intelligence techniques for the inversion of the Stokes parameters in the solar context
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-08-19) Agudelo Ortiz, Juan Esteban; Vargas Domínguez, Santiago; Shelyag, Sergiy; 0000-0002-7840-9370; Grupo de Astrofísica
The inversion of Stokes parameters is a key tool for recovering the physical conditions of the solar atmosphere from spectropolarimetric observations. Traditional approaches rely on iterative least-squares optimization methods which, despite their accuracy, are computationally expensive and limited in their applicability to large volumes of data. In this thesis, we explore the implementation of artificial intelligence techniques—particularly deep learning architectures—for the inversion of Stokes profiles in the quiet Sun’s photosphere. Using synthetic data generated from magnetohydrodynamic simulations with the MURaM code and radiative transfer calculations with the NICOLE code, we train and compare various neural network models, including fully connected networks, convolutional neural networks, and a multi-scale convolutional network (MSCNN). The observational effects of the Hinode/SOT-SP instrument were progressively incorporated to ensure the applicability of the models to real data, and their generalization ability was evaluated using the MODEST inversion catalog. Six experiments were conducted to analyze the influence of spectral resolution, Stokes parameter weighting, multiscale learning, and the inclusion of physical constraints—particularly a loss function guided by the Weak Field Approximation (WFA), an innovative method in the field. The results demonstrate that neural networks can replicate synthetic inversions with high accuracy in milliseconds, providing a speed-up of several orders of magnitude over traditional methods. Furthermore, the incorporation of physical constraints improves magnetic field recovery and interpretability, with potential for generalization to actual observational cases. This work shows that physics-assisted deep learning offers a promising framework for fast and reliable spectropolarimetric inversions, representing an advance in the integration of machine learning into astrophysics.
Estudio de la nubosidad y del nivel de turbulencia atmosférica en tres puntos del Desierto de la Tatacoa - Huila
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-04-21) Bustos Benítez, Jimy Raúl; Pinzón Estrada, Giovanni Alejandro; Silva Cabrera, José Sergio; Chaparro Molano, Germán
La región geográfica llamada el Desierto de la Tatacoa en el departamento del Huila en Colombia es un área de constante crecimiento turístico enmarcado en la observación astronómica por tradición, una de las principales actividades que se presenta al visitante. Desde hace décadas, se conoce por la población en general su reputación como una de las mejores zonas del cielo colombiano para el avistamiento celeste. Es de interés, no solo turístico sino científico, cuantificar y describir las principales características del cielo en la región, que afectan la calidad de la observación celeste, como lo son los niveles de nubosidad y turbulencia atmosférica mejor conocido como Seeing. El presente trabajo de tesis recopila datos tomados en tres puntos geográficos durante la campaña Starlight desarrollada entre marzo de 2018 y febrero de 2019. Esto fue posible mediante visitas peri´odicas de aproximadamente una semana, centradas en los días de luna nueva. Son tomadas en cuenta las variables meteorológicas locales de temperatura y humedad, brillo del cielo, magnitud límite, nitidez y medición del Seeing con varios métodos. Los equipos utilizados comprenden cámaras CCD, filtros fotométricos, telescopios de 8 y 9.25 pulgadas de apertura, estación meteorológica, medidor de brillo del cielo y la implementación de un monitor diferencial de movimiento de imagen (“Differential Image Motion Monitor DIMM”) para este estudio. Este trabajo tiene como insumo cerca de 400 imágenes satelitales, 226 videos CCD y 1000 imágenes CCD en tres filtros fotométricos, registros de la temperatura, la humedad y el brillo del cielo logrados durante la campaña. La determinación del nivel de turbulencia atmosférica se realizó a partir de 3 métodos: (1) a partir del FWHM de la PSF en imágenes CCD de larga-exposición (≫ ms) en filtros fotométricos (B,V,I); (2) con base en un FWHM obtenido usando imágenes del satélite GOES-16; (3) a partir de medidas realizadas con un DIMM. También, este valor se contrastó con la observación de sistemas binarios para estimar una cota superior. La implementación de las diversas metodologías permitió estimar un seeing promedio entre el DIMM y ϵ0,V : FW HMDIMM = (2,2 ′′ ± 1,1 ′′) La incertidumbre en la determinación es significativa lo que confirma la enorme variabilidad en el seeing a lo largo de las noches durante toda la campaña. La presentación de este resultado principal y otros serán muy importantes desde el punto de vista científico y académico, como la primera campaña multi-sitio dedicada a un monitoreo de la calidad del cielo y las condiciones atmosféricas para la ubicación de instrumentación astronómica en el desierto de La Tatacoa (Huila). (Texto tomado de la fuente).
Uso de las líneas de neón en el estudio de las componentes presentes en SEDs de AGNs radio silenciosos
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Bernal Salinas, Jonhatan Herney; Higuera Garzón, Mario Armando; Ramos Padilla, Andres Felipe; Bernal-Salinas, Jonhatan-H [0002207112]; Bernal-Salinas, Jonhatan-H [0000000178180687]; Astronomía, Astrofísica y Cosmologia
La línea de emisión de [Ne V] en infrarrojo, ha mostrado ser un relevante indicador de la actividad de un AGN por su alto potencial de ionización. Así mismo el análisis de la razón [Ne V]/[Ne II], ha permitido distinguir entre ambientes estelares y AGNs. Con base en lo anterior, este trabajo buscó verificar a partir de una muestra de AGNs radio silenciosos (galaxias Seyfert y QSO) tomada de la base de datos del CDS y su servicio SIMBAD, que las estimaciones de la fracción del AGN (fAGN ) provenientes de CIGALE, coinciden con los trazadores de líneas de Neón en el infrarrojo. De las tablas fotométricas del NED, se filtraron las galaxias que contienen datos en las líneas [Ne II]12.8µm, [Ne V]14.3µm y [Ne III]15.5µm. Se compararon las razones de [Ne V]/[Ne II], [Ne V]/[Ne III] y [Ne III]/[Ne II] con diferentes propiedades físicas estimados del modelamiento y ajuste de las distribuciones espectrales de energía (SEDs). Se encontró que la correlación entre fAGN y la razón [Ne V]/[Ne II] es fuerte en las galaxias clasificadas como Seyfert 1 en la muestra inicial, pero débil en las clasificadas como Seyfert 2. Este mismo patrón se presenta al clasificar las galaxias por su ángulo de visión (i) al toroide y la luminosidad del disco del AGN (Ldisc AGN ) (Texto tomado de la fuente).
Diagramas y algoritmos de clasificación alternativos para distinguir el mecanismo de ionización presentes en galaxias tipo AGNs y Starburst
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Quiazúa Merchán, Nelly Cristina; Higuera Garzón, Mario Armando; SAGAN
Las galaxias activas se clasifican en dos grupos: AGN (núcleos activos de galaxias) e Infrarrojas - Starburst, caracterizadas por la ionización del disco de acreción y la formación estelar, respectivamente. Dentro de estas categorías se encuentran las subclases de las galaxias Seyfert y LINER, pertenecientes a las AGN. Baldwin, Phillips y Terlevich (BPT) desarrollaron un método basado en líneas espectrales para distinguirlas. El análisis se centra en el diagrama BPT y líneas de identificación en el espectro infrarrojo. El objetivo es evaluar el rendimiento de modelos de aprendizaje automático para categorizar galaxias y complementar observaciones visuales con infrarrojas. El aprendizaje automático, o Machine Learning, se presenta como una herramienta eficiente para automatizar la identificación de tipos de galaxias, lo que motiva la evaluación del diagrama BPT y la implementación de programas de aprendizaje automático para identificar galaxias según las categorías infrarrojas, Seyfert y LINER, además, de ejecutar y probar diversas dimensionalidades en la implementación de los modelos de aprendizaje automático. Este trabajo de investigación busca responder a diversas preguntas relacionadas con la eficacia y viabilidad de usar el aprendizaje automático en la identificación de galaxias. (Texto tomado de la fuente).
Uso de herramientas de Machine Learning para la clasificación de una muestra de galaxias activas a partir de observaciones fotométricas y espectroscópicas
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-04-15) Caballero Soto, Katherine Andrea; Higuera Garzón, Mario Armando; Caballero Soto, Katherine Andrea [0000137347]; Caballero Soto, Katherine Andrea [0009-0001-0420-2836]; Caballero Soto, Katherine Andrea [Katherine_Caballero2]; SAGAN
La adquisición de datos astronómicos ha experimentado una revolución, tanto en calidad como en complejidad, durante las últimas décadas, por lo tanto, es necesario no solo desarrollar nuevos métodos para procesar y analizar grandes volúmenes de datos, sino también asegurar que las técnicas aplicadas para extraer la información de los datos sea lo más óptima posible. Los núcleos galácticos activos son fuentes astrofísicas energéticas impulsadas por acreción de material en agujeros negros supermasivos en las galaxias y presentan huellas observacionales únicas que cubren el espectro electromagnético. Las clasificaciones de estos objetos están relacionadas con las diferencias intrínsecas del AGN y reflejan principalmente variaciones en un número de parámetros astrofísicos. Este trabajo pretende discriminar y encontrar los mejores datos disponibles tomados de la base de datos del Sloan Digital Sky Survey para explorar la utilidad de una serie de parámetros que permitan establecer un sistema de clasificación más completo, a partir de una variedad de diferentes conjuntos de líneas de emisión que dan información sobre las condiciones del gas ionizado. Se hace uso de líneas de baja probabilidad, además de incluir datos fotométricos asociados a filtros de color, esto con el fin de obtener variables de entrada necesarias para un algoritmo clasificatorio desarrollado con Machine Learning y, con el cual, se obtienen los diferentes diagramas diagnóstico, capaces de catalogar una muestra de galaxias activas que se encuentran en el Universo. Una vez explorados los distintos modelos de aprendizaje, se evalúa la eficiencia de cada uno, y se determina que el aprendizaje profundo, también conocido como Deep Learning, alcanza una precisión de aproximadamente el 99%, cuando los parámetros que componen la red neuronal sean optimizados. Esto posibilita la visualización de la distribución poblacional según su actividad energética dominante. (Texto tomado de la fuente).
Aplicación de técnicas de Deep Learning en modelamiento y observación de la fotósfera solar
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Morales Suarez, Germain Nicolas; Vargas Domínguez, Santiago; Shelyag, Sergiy
El presente trabajo se enmarca en las aplicaciones de las redes neuronales profundas para el modelamiento de los fenómenos presentes en la fotósfera solar. La investigación propuesta se basa en la construcción de red neuronal convolucional 3D profunda de tipo generativa, DCGAN por sus siglas en ingles, haciendo uso de las módulos de inteligencia artificial de Python como Pytorch para arquitectura de la de red neuronal. Se pretende entrenar una red neuronal capaz de generar grupos de cubos de una alta similitud con cubos de entrenamiento, dichos cubos corresponden a magnitudes físicas de la fotósfera solar tales como densidad, campo magnético, velocidad del plasma, temperatura, entre otras, obtenidas del código de simulación MURaM. Codigo de simulación desarrollado por el grupo Solar-MHD de instituto Max Planck desarrollado entre el 2001-2005 con la finalidad de generar simulaciones realistas de procesos de magneto-convección y actividades magneticas, que tienen caso sobre la zona convectiva del sol, el presente trabajo busca tomar sus resultado y tomarlos como datos de entrenamiento para la red neuronal generando datos nuevos con una similitud de manera visual y en los apartados físicos, posteriormente realizar una comparativa entre los resultados y los datos de entrenamiento, se proponen los retos para usar estas herramientas en el estudio de la fotósfera solar, tubos de flujo y poros. (Texto tomado de la fuente).
Chemical modeling of methanol as an extragalactic shock tracer
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Méndez Robayo, Eva Juliana; Higuera Garzón, Mario Armando; Huang, Ko-Yun; Higuera Garzón, Mario Armando [0000-0001-6617-1046]; Viti, Serena [0000-0001-8504-8844]; Huang, Ko-Yun [0000-0002-1227-8435]; Viti, Serena; Molecular Astrophysics Group - Universiteit Leiden and University College London; Grupo SAGAN - Universidad Nacional de Colombia
The behavior of methanol (CH3OH) in the composite galaxy NGC 1068 was analyzed to investigate its effectiveness as an extragalactic shock tracer and to study the effect of shock velocity and formation routes on the predicted interstellar abundance of CH3OH. With a parameterized C-shock physical model, C-shock chemistry was investigated with UCLCHEM to study the chemical abundance of CH3OH as a function of time in different locations of the Circumnuclear Disc (CND) near the Active Galactic Nuclei (AGN) and the Starburst (SB) ring of NGC 1068. It is concluded that gas-phase methanol can trace C-type shocks as its abundance increases significantly due to ice-dust grain sputtering or sublimation during shock propagation. This increase in the abundance of gaseous methanol is comparable from both low- (∼10 km/s) and high- (∼50 km/s) velocity shocks. Comparing our models with the multi-line molecular observations and analysis performed by Huang et al. (submitted), we concluded that the observed CH3OH abundance may result from C-shock influence or from thermal sublimation of ice due to protostellar core heating, as both models can account for the observed CH3OH in the gas phase. This work also demonstrated for the first time that the primary reaction leading to the formation of methanol in interstellar ice-dust grains is the radical-molecule H-atom abstraction route under shocked-influenced environments, such as the CND of NGC 1068, from the modeling point of view. This finding is consistent with the results of Simons et al. (2020) and Santos et al. (2022) in dark molecular clouds. However, its dominance is dependent on the gas kinetic temperature (Tk), gas volume density (nH2 ), velocity of the C-shock wave (vshock), and cosmic ray ionisation rate (ζ).
Dynamics of the cold solar chromosphere observed with ALMA
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-04-01) Ordoñez Araujo, Francisco Javier; Calvo Mozo, Benjamín; Francisco Javier Ordonez Araujo [https://scholar.google.com/citations?user=mxqYk8gAAAAJ&hl=en&authuser=1]; Ordoñez Araujo, Francisco Javier [https://orcid.org/0000-0002-7329-4877]; Jafarzadeh, Shahin; Pinzon Estrada, Giovanni; Larrañaga, Eduard; Grupo de Astronomía, Astrofísica y Cosmología, línea de Astrofísica Solar, GoSA; Guevara Gómez, Juan Camilo
In this thesis, a dynamic study of cold regions of the solar chromosphere observed by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in band 3 is presented. The analysis integrates data from the Solar Dynamics Observatory (SDO) and the Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS), focusing specifically on the quiet sun region D06 from the Solar ALMA Science Archive (SALSA) database. In the data processing before the study carried out in the thesis, an alignment method was developed based on the helioprojective coordinates of the SDO, using the Pearson Correlation Coefficient and the Structural Similarity Index to estimate images correlation. The analysis revealed that the cold structures detected in ALMA band 3 are mainly located in internetwork areas, which are characterized by having a weak vertical magnetic field. A total of 44 cold events in ALMA were identified. Through the use of time-distance diagrams in a 6×6 arcsec window, periodic increases and decreases in the temperature were observed. This fluctuation pattern was also observed in IRIS 2796 Å and AIA 1600 Å time-distance diagrams. In these observations, the IRIS 2796 Å and ALMA band 3 data exhibited temporal delays of 20.4 and 100.2 seconds compared to AIA 1600 Å. This suggests the propagation of shock waves from the upper convective zone to chromospheric heights. Using a shock wave speed of 8.0 ± 1.0 km/s and a formation height of 430 ± 185 km for AIA 1600 Å, formation heights of 597 ± 194 km, 1231 ± 230 km for IRIS 2796 Å and ALMA band 3 were estimated. These results are in accordance with formation heights estimated in 3D simulations. Additionally, the distribution of pixels within the cold events corroborated that they are mainly confined to internetwork regions, with typical sizes close to photospheric granulations, suggesting a relationship between the generation of shock waves in intergranular regions and their propagation to upper layers. The distribution of the lifetimes of the events indicated that shock waves pass through the chromosphere approximately every 3 minutes. On the other hand, by measuring the displacement of the center of mass between consecutive frames, we estimated the speed of dark features. Our analysis revealed that the speed distribution peaked at 8.5 km/s, with an average speed of 21 km/s. These speed values were observed in simulations of the propagation of shock waves at chromospheric heights, reinforcing the hypothesis that indeed the dark regions are post-shock regions. This study not only contributes to the understanding of the thermal dynamics of the solar chromosphere but also provides valuable information for future research and the refinement of numerical models in solar astrophysics. However, more detailed statistical analyses are required for a deeper understanding.
Diseño y construcción de una Cámara Heliosférica para Imágenes Espectrales
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Arias Castro, Jefferson Steven; Calvo Mozo, Benjamín; Martínez Oliveros, Juan Carlos; Astronomía, Astrofísica y Cosmologia
Las regiones activas en el Sol son zonas de gran interés en la física moderna, dada la gran cantidad de energía que puede ser almacenada y liberada súbitamente, esto nos ha motivado a desarrollar un instrumento con el cual se pueda obtener información espectral de diversas zonas en el disco y corona solar, todo esto tratando de abarcar el mayor área posible y tratar de obtener información de la evolución de las regiones activas. Por esta razón se diseñó, construyó y se probó un espectrógrafo a fibra óptica multimodo, al cual llamamos un IFU, para observaciones entre los 400 y 650 nm, con una resolución espectral del orden de 0.3 nm, haciendo uso de 12 fibras ópticas OM4 con un diámetro de núcleo 50 um, las cuales se podrán colocar en cualquier arreglo dentro de la imagen focal del telescopio utilizado. Como meta nos propusimos crear este instrumento para obtener información de carácter científico, conservando un bajo presupuesto y alta fiabilidad, para así, en el futuro, según los datos obtenidos, poder hacer las respectivas mejoras al instrumento. Reportamos acá la construcción y prueba del mismo. (Texto tomado de la fuente)
Variabilidad en atmósferas planetarias asociada al ciclo de actividad solar: El caso de Marte
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-11-29) Molina Córdoba, Johan Nicolás; Vargas Domínguez, Santiago Jr; Zuluaga Callejas, Jorge Iván Jr; 0000-0001-7938-8295; Pinzón Estrada, Giovanni Alejandro; Flor Torres, Lauren Melissa; Grupo de Astronomía Galáctica, Gravitación y Cosmología
Este estudio presenta resultados con alta significación estadística sobre la existencia de una relación entre oscilaciones periódicas de un observable de la atmósfera de Marte (vapor de agua) y el índice Pectinton de flujo solar en radio centrado en la banda de 10.7 cm, alrededor del periodo de actividad solar característico de 11 años. Para caracterizar la variabilidad en la atmósfera de Marte, se utilizaron datos recopilados por el instrumento SPICAM de la sonda Mars Express durante un periodo de tiempo que abarca desde el año 2004 hasta el 2018. Se implementó el método de Periodograma de Lomb-Scargle para analizar la relación entre espectros de potencias de las dos señales alrededor del periodo de interés, teniendo como referente de calibración del método, la emergencia del pico asociado con el periodo estacional de Marte. El método se puso a prueba a través del análisis de los espectros de potencias generados sobre datos de abundancias de especies químicas de la atmósfera terrestre. Estos datos fueron obtenidos del modelo empírico NRLMSISE−00 proporcionado por el National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). La ejecución del modelo reprodujo datos de abundancias químicas de diferentes especies atmosféricas, como N2, O2, N, H2, Ar y He, a alturas de 55 y 105 km, en una ventana de tiempo de 1961-2021. La investigación se enfoca en el campo de las ciencias planetarias, que incluye el estudio del clima espacial y las condiciones astrobiológicas en el entorno solar. Este enfoque resalta la importancia de considerar la búsqueda de modelos climatológicos a escala del Sistema Solar, que tomen en cuenta las conexiones y sinergias entre los cambios experimentados por los planetas en respuesta a la variabilidad solar durante el ciclo de actividad de la estrella. Los resultados sugieren la existencia de una relación entre los periodos de variabilidad en la concentración de diferentes especies químicas en las atmósferas de ambos planetas (Tierra y Marte) y las variaciones en el índice de flujo solar característico en radio. Esta relación destaca la importancia de comprender la interacción entre el Sol y los planetas en el sistema solar y cómo estas variaciones pueden influir en sus atmósferas y condiciones climatológicas. Es importante mencionar que aunque nuestros resultados iniciales brindan información valiosa que puede ampliar el campo hacia futuras investigaciones en el marco de la climatología planetaria y la física atmosférica, se requiere de análisis más detallados, contrastados con otras fuentes de datos (de otros orbitadores), que confirmen las relaciones encontradas en la investigación. (Texto tomado de la fuente)
Estudio multiespectral de radiacion solar comprendido en el periodo 2003 – 2020 segun datos satelitales de SORCE y GOES
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-11-29) Moreno Roballo, Nestor Ivan; Calvo Mozo, Benjamin; Martinez Oliveros Juan Carlos; Astronomía, Astrofísica y Cosmologia
El presente estudio se centró en analizar la radiacion solar en un periodo de tiempo que abarca desde 2003 hasta 2020, utilizando datos diarios satelitales proporcionados por SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment) en diferentes bandas y GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) en rayos X; junto con los registros de numero de manchas solares y eventos clase C, M y X. Se realiza una comparacion analıtica para entender los posibles factores que producen la variabilidad del ciclo solar y otra con la ayuda de inteligencia artificial mas precisamente aprendizaje automatico con redes neuronales de clasificacion. Los datos se compilaron con una matriz de datos de entrada de 24 × 6075 y se etiquetan respecto a tres salidas binarias, A Sol calmo, B Sol con actividad moderada y C Sol con actividad fuerte. Los resultados obtenidos muestran una correlacion de 90.3% de concordancia de la totalidad de los datos. El 48.1% de los datos tienen un comportamiento de Sol calmo, 41.3% presentan una actividad solar moderada y el 1.0% con actividad solar fuerte. (Texto tomado de la fuente)
Design and construction of a multi-element phased array radio interferometer
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-06-21) Hincapié Tarquino, Juan Sebastián; Calvo Mozo, Benjamín; Martinez Oliveros, Juan Carlos; Hincapie Tarquino, Juan Sebastian [0000-0001-8758-1706]; Hincapie Tarquino, Juan Sebastian [https://www.researchgate.net/profile/Juan-Hincapie-Tarquino]; Astronomía, Astrofísica y Cosmologia
This document presents the implementation and optimization of a novel design for a three-element radio interferometer with a time correlation system, to observe solar radio emissions in a bandwidth centered on the Neutral Hydrogen line, or HI line, at 1.42 GHz. For the commissioning phase, is proposed to conduct astronomical observations along with a series of measurements in order to determine the sectors in the sky that present lower radio interference, as well as to verify the radio interferometer’s proper operation. Also, this novel design, opens the door for conducting new radio emission studies at the Observatorio Astronómico Nacional, with locally collected data, being a scientific research tool that can be extended beyond Solar Astrophysics to other cosmic radio sources, thus contributing to the development of a growing discipline in Colombia. Additionally, is intended that the instrument is another teaching resource and contributes to interdisciplinary collaborations in the country.
Modos cuasinormales de un agujero negro AdS con carga eléctrica en la gravedad de Einstein-Gauss-Bonnet 4D
(Universidad Nacional de Colombia, 2022-10-31) Ladino Mendez, Jose Miguel; Larrañaga Rubio, Eduard Alexis; https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=ETGdXGgAAAAJ&view_op=list_works&gmla=AJsN-F7THeorVOkAORGgF1eSwTsqDx29mm7znFeRLG0KU3nqtHSZr9BjrnlB-LAd_OXQC7w_OvzZwBvEiFopnl1KFS2rf5LtOw; https://orcid.org/0000-0001-9812-4949; https://www.researchgate.net/profile/Jose-Ladino; Astronomía, Astrofísica y Cosmologia
Las ondas de las perturbaciones de los agujeros negros dependen de los parámetros geométricos del espacio-tiempo que los describe. En este trabajo se investigan las perturbaciones en campos escalares y electromagnéticos sobre la geometría de un agujero negro AdS cargado eléctricamente en la gravedad de Einstein-Gauss-Bonnet 4D, mostrando la deducción de las ecuaciones de campo modificadas, los comportamientos de las principales propiedades de este agujero negro y su relación con sus casos limite particulares y con otras teorías de gravedad. Se derivan a las ecuaciones maestras y a los potenciales que describen a las perturbaciones y se discuten los métodos para encontrar las frecuencias de los modos cuasinormales, explorando principalmente al formalismo del método de la aproximación WKB, discutiendo sus fundamentos y algunas de sus restricciones y mejoras. Se calculan numéricamente, mediante el uso de los métodos semi-analíticos del potencial de Pöschl-Teller y de la aproximación WKB, a las frecuencias de los modos cuasinormales del campo escalar (con y sin masa) y del campo electromagnético alrededor de un agujero negro AdS con carga eléctrica y en la gravedad de Einstein-Gauss-Bonnet 4D y de sus casos limite particulares, encontrando destacados resultados, como el hecho de que este agujero negro es mejor oscilador que los agujeros negros de Schwarzschild, de Reissner–Nordström, de Einstein-Gauss-Bonnet 4D y de Einstein-Gauss-Bonnet 4D con carga eléctrica y por ende posee una sombra más pequeña. También se describen los efectos de los parámetros geométricos sobre las frecuencias calculadas, encontrando destacadas consistencias en los resultados obtenidos comparados entre si y con los ya publicados por otros autores. (Texto tomado de la fuente)
Cosmic dynamo equation under cosmological perturbation theory at first order
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Bravo Cárdenas, Juan Felipe; Hortúa Orjuela, Hector Javier; Castañeda Colorado, Leonardo; Grupo de Astronomía Galáctica, gravitación y cosmología
En este trabajo se pretende dar una introducción a las perturbaciones cosmológicas y aplicaciones desde el punto de vista de la Relatividad numérica, en particular se muestra como se pueden aplicar estas perturbaciones al formalismo 3+1. Las perturbaciones cosmológicas se dan a primer orden sobre la solución espacialmente plana de Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW), esto con miras a obtener la ecuación de dínamo cosmológico, bajo la aproximación de dínamo cinemático, para poder estudiar la evolución de los campos magnéticos primordiales y su amplificación. También se mostrará el estudio computacional de perturbaciones cosmológicas a partir de la Relatividad Numérica haciendo uso del software Einstein Toolkit, se hace énfasis en FLRWSolver para la solución numérica de las ecuaciones de campo de Einstein desde el punto de vista cosmológico. (Texto tomado de la fuente)
Estudio de las propiedades físicas del disco de acreción en AGNs, a partir del análisis de las curvas de luz
(Universidad Nacional de Colombia, 2022-08-10) Cuellar, Didier Armando; Higuera Garzón, Mario Armando; Martinez Galarza, Juan Rafael
Los núcleos activos, presentes en algunas galaxias, se caracterizan fundamentalmente por presentar variabilidad en las emisiones emitidas sobre diferentes rangos del espectro. Para estudiar las propiedades en la variabilidad de las curvas de luz, en el presente trabajo se aplicó el modelo CARMA(4,1), basado en desarrollos análiticos y modelos computacionales, sobre una base de datos fotométricos de 100 cuásares, tomados del repositorio DR7 del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) en sus 5 bandas ugriz. En este proceso se utilizó el paquete carmapack, desarrollado en el lenguaje de programación python, obteniendo parámetros estadı́sticos que describen las curvas de luz. Ası́ mismo se buscó en la literatura y en bases de datos lı́neas de emisión en L λ(5100Å), L λ (3000Å),L λ (U V 3300Å), L λ (H β 4861Å), L λ (M GII),L λ [OII](5007Å), L λ [OIII](4959Å) de los objetos de estudio y se evaluó su correlación con los parámetros estadı́sticos del modelo CARMA(4,1). Se encontró que hay una muy alta correlación entre los parámetros estadı́sticos del modelo CARMA(4,1); sin embargo, no existe una correlación entre los parámetros estadı́sticos del modelo y las lı́neas de emisión. Finalmente, se realizó una clasificación en procesos: estocástico estacionario y estocástico no estacionario de los resultados del modelo predictivo de CARMA(4,1). En general se concluye que en la banda del infrarojo cercano z existe una mejor predicción de la fotometrı́a bajo este modelo, ası́ como la presencia de un proceso estocástico estacionario. (Texto tomado de la fuente)
Estimación del tamaño de la BLR usando la emisión de rayos X de alta energía
(Universidad Nacional de Colombia, 2022-06-24) Perdomo Rodríguez, Martha Morelia; Higuera Garzón, Mario Armando
Los mapeos de reverberación han sido la base para encontrar relaciones entre el tamaño de la región de líneas anchas (BLR Broad Line Region por sus siglas en Inglés) y sus luminosidades en las bandas del continuo óptico, ultravioleta, rayos X y líneas de emisión de Balmer. Esta tesis describe y aplicó la técnica del mapeo de reverberación con el fin de conocer la metodología para encontrar el tamaño de la región de líneas anchas, metodología que hace uso de las variaciones correlacionadas entre el continuo y las líneas de emisión [Kaspi, 2000]. Esta tesis partió de la información del tamaño de la región de líneas anchas del grupo de galaxias del trabajo de [Kaspi, 2005] e hizo uso de la base de datos del NED para encontrar datos de luminosidades de estas galaxias en la banda de rayos X duros, con el objetivo de estimar una relación entre el tamaño de la región de líneas anchas y las luminosidades en la banda de rayos X en el rango de 10 keV - 195 KeV, aplicando uno de los métodos de regresión lineal informado en [Kaspi, 2005]. (Texto tomado de la fuente)
On the generation of subphotospheric acoustic sources
(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Martínez Cifuentes, Angel Daniel; Calvo Mozo, Benjamín; Martínez Oliveros, Juan Carlos; Astronomía, Astrofísica y Cosmologia
This work explored the possibility of the generation of seismic signals on the Sun from a confinement of energy located in the solar interior. This idea was developed through two sections. In the first section, corresponding to the observational part, the computational heliseismic holographic technique was applied to a series of photospheric velocity maps. The results obtained were contrasted with physical observables in the surface of the Sun. The analyzed data corresponded to images of the intensity of the continuum and of the line of sight magnetic and of velocity fields. The images were obtained with the HMI instrument on board the SDO spacecraft, which provides measurements of the entire solar disk at the 6173.3 Å Fe-I absorption line with a spatial resolution of 0.503" and a cadence of 45 s. With this method, we found acoustic signals at high frequencies extending beyond 10 mHz. These results allow to have a better discrimination of the spatial morphology of acoustic transients. On the other hand, taking into account the focus-defocus technique in computational holography, it was possible to analyze these ultra-impulsive signals at different depths in the solar interior. We discovered that these signals are not strictly confined to the solar surface but have a significant degree of vertical extension in the active region. In the second part, a magnetohydrodynamic simulation in 2 and 3 dimensions was developed. In this numerical scheme the magnetic structure immersed in a solar model of the interior was disturbed. We found that disturbances located at different depths are capable of generating seismic signals that can be detected on the surface, reinforcing the hypothesis raised in the observational section. These results open new prospects in helioseismology, which involves the generation of acoustic signals in solar flare events. This would allow a better understanding of the processes that take place in the solar interior as well as their relationship with the generation of acoustic signals, a mystery that still remains in solar astrophysics.
Prediction of the occurrence of flares in the solar cycle 24 from the evolution of magnetic polarity barycenters in active regions
(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Granados Hernández, Natalia; Vargas Domínguez, Santiago; Bonaccini Calia, Domenico; Grupo de Astrofísica
Solar bipolar active regions and the processes that occur in them have been studied and analyzed for decades, generating many types of models and characterizations for the occurrence of different eruptive events that take place in the solar photosphere. Within these regions, the most characteristic explosive events are solar flares, which are big bursts of energy release, that depending on its magnitude, can represent negative effects on Earth and the technology developed by humans. For this reason, over the years, scientists have tried to predict the occurrence of these events. This work main target is the construction of a model that allows predicting the occurrence of solar flares, analyzing variables of importance in bipolar active regions such as their longitudinal magnetic field, areas of their umbra and the distance between the barycenters of the sunspots involved with opposite polarities. Variations on these parameters have demonstrated to be relevant for the occurrence of flaring events. Data processing is applied on HMI/SHARPs magnetograms and the method of the Weighted Horizontal Magnetic Gradient is used, finding a temporal relationship between the maximum of this variable and the moment of the occurrence of the flare, in a sample of 102 active regions of different GOES class.
Estudio de la relación rotación estelar-litio en el cúmulo σ Ori
(Universidad Nacional de Colombia, 2020) García Villota, Alexandra; Pinzón Estrada, Giovanni
El fenómeno de la dispersión del litio fotosférico en las estrellas jóvenes de temperaturas super ciales Teff < 5500 K ha sido ampliamente estudiado, sin embargo no se ha establecido una explicación de nitiva. Estudios de los años 90 del cúmulo de las Pléyades con una edad de ~125 Ma informan de una conexión entre la dispersión observada y la rotación. Asimismo, trabajos más recientes la registran en cúmulos y asociaciones más jóvenes como NGC 2264, β Pic, IC 2602 y α Per. En consecuencia, la rotación estelar se ha convertido en un elemento clave para entender este fenómeno. Esta tesis explora la relación entre el contenido de litio y la rotación estelar durante estados evolutivos muy tempranos en la vida de las estrellas, empleando 167 observaciones espectroscópicas Hectochelle de alta resolución (R ~ 34000) en la región del cúmulo σ Ori con una edad de ~3 Ma. Utilizando la técnica de correlación cruzada de Fourier se establecen los valores de la velocidad ecuatorial proyectada (vsini) de 95 objetos, que luego se comparan en un diagrama EW(Li)-Teff con anchos equivalentes de la línea de Li I λ6708 reportados en la literatura. Gracias a la popularidad del cúmulo por su juventud, cercanía, muy bajo enrojecimiento, y un amplio rango de masas, se cuenta con gran cantidad de información sobre él en la literatura. Por esta razón se decide incluir al análisis litio-rotación, los parámetros: naturaleza binaria y estado evolutivo del disco, que también han sido considerados para explicar la dispersión en las abundancias de litio. En el rango de temperaturas super ciales entre 4100 y 4900 K (~ 0.55-0.72 Mo ) se advierte lo que parece ser una triple correlación entre el tipo de disco, la rotación y el agotamiento de litio. Este trabajo constituye al día de hoy la caracterización espectroscópica más extensa y de mayor resolución de la rotación estelar del cúmulo σ Ori. Representa igualmente el primer intento por estudiar la conexión litio-rotación a 3 Ma, que es una edad crucial en la vida de las estrellas jóvenes porque empiezan a notarse las transiciones evolutivas de los discos protoplanetarios, así como el agotamiento del litio atmosférico. (Texto tomado de la fuente).

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