New Observational Techniques and Analysis Tools for Wide Field CCD Surveys and High

En aquest treball s'han dissenyat i desenvolupat una sèrie de noves tècniques observacionals i eines d'anàlisi de dades en dues àrees ben diferenciades. D'una banda, la deconvolució d'imatges CCD de gran camp (tipus survey). D'altra banda, l'astrometria d'alta resolució, i en particular les tècniques observacionals d'ocultacions lunars i interferometria speckle.

Quant a la primera, s'han aplicat dos algorismes de deconvolució (màxima versemblança Richardson-Lucy (MLE) i la seva variant … [+]adaptativa basada en wavelets (AWMLE)) a dades de tres projectes survey: el Flagstaff Transit Telescope (FASTT), el QUasar Equatorial Survey Team (QUEST) i el Near-Earth Space Surveillance Terrestrial (NESS-T). Els tres han vist restringida la seva magnitud i resolució límits a causa del mètode d'adquisició drift scanning (per a FASTT i QUEST) o la molt curta relació focal de l'instrument (NESS-T). S'ha proposat i implementat una nova metodologia per a l'aplicació de l'AWMLE i MLE per a les anteriors imatges. Aquesta permet avaluar la millora aportada per la deconvolució en termes d'increment de magnitud i resolució límits. A més, resulta del tot general i és exportable a altres dades survey. Els resultats obtinguts mostren que AWMLE permet aconseguir un increment en la magnitud límit de 0.6 mag i una millora en la resolució límit d'1.0 pixel. A més, s'ha comprovat que tals tendències són assimtòticament independents a partir d'un nombre d'iteracions suficientment gran. Paral·lelament, s'ha comprovat que la deconvolució MLE sobre dades FASTT no afecta significativament a la precisió astromètrica ni introdueix cap biaix posicional cap al centre del píxel.

Quant a les ocultacions lunars, s'ha ideat, desenvolupat, implementat i avaluat una nova tècnica d'observació CCD per a ocultacions lunars. Éstà basada en el mètode d'adquisició "drift scanning" i permet mostrejar la intensitat de l'objecte ocultat cada 2ms. La tècnica permet a pràcticament qualsevol observatori (professional o amateur) afrontar programes d'ocultacions lunars amb propòsits de contribució científica. Paral·lelament, s'ha portat a terme un programa d'observació d'ocultacions lunars (anomenat CALOP) que durant 4 anys i 71.5 nits s'ha portat a terme a l'Observatorio Astronómico de Calar Alto, operant tant en el visible amb CCD com en l'IR amb la càmera MAGIC. Com a resultat, s'han aconseguit mesurar 3 diàmetres estel·lars de l'ordre de 7 mil.lisegons d'arc i detectar 15 nous sistemes binaris i un triple amb separacions angulars de fins a 2 mil.lisegons d'arc. Finalment, s'ha desenvolupat i implementat un nou algorisme de reducció automàtica d'ocultacions basat en wavelets. Tal algorisme ha estat aplicat satisfactòriament en la reducció del conjunt d'ocultacions (400) registrades en el programa CALOP, i permet afrontar la reducció de futures campanyes d'observació massiva.

Quant a la interferometría speckle, s'ha ideat, desenvolupat, implementat i avaluat una nova tècnica d'observació CCD per a aquest tipus d'observacions d'alta resolució espacial. Éstà basada en el mètode d'adquisició drift scanning i permet mostrejar la intensitat de l'objecte dins de l'interval de coherència atmosfèrica. S'ha validat amb la mesura de 4 sistemes binaris d'òrbita coneguda. Els resultats de separació angular, angle de posició i diferència de magnitud estan d'acord amb els publicats per autors anteriors. La tècnica permet a pràcticament qualsevol observatori (professional o amateur) afrontar programes "speckle" amb propòsits de contribució científica. Finalment, s'ha ideat, implementat i validat una nova tècnica de autocalibració de dades speckle que permet estalviar temps d'observació.

Autor/Doctorant: 

Fors Aldrich. Octavi

Directors/Tutors: 

Jorge Núñez de Murga.

Fitxer Tesis: 

Dia: 

Dilluns, 13 Febrer, 2006

Lloc: 

SALA DE GRAUS NOVA.

Tribunal: 

W.F. Van Altena. Professor. University. New Haven. (President). Josep Maria Paredes Poy. Professor Titular d’Universitat.Universitat de Barcelona. (Secretari). Blai Sanahuja Parera. Catedràtic d’Universitat.Universitat de Barcelona. (Vocal).

Hora: 

12:00

Primeval Galaxies and Intergalactic Medium

La presente tesis ha consistido básicamente en la implementación de la formación de las primeras estrellas (Pob.III) en un modelo semianalítico de formación de galaxias. Este modelo, denominado AMIGA, presenta la característica de permitir un estudio del universo en un rango muy amplio de tiempo y de masas de halos de materia oscura. De este modo, la formación de las primeras estrellas y del medio intergaláctico (IGM) se ha podido seguir de manera acoplada y autoconsistente. Aprovechando estas características, en el presente trabajo de tesis se ha abordado el estudio de diferentes aspectos de las estrellas de Pob.III restringiendo sus propiedades mediante aquellas del IGM a alto redshift. Como resultado, obtenido una serie de valores típicos para la función inicial de masas, la masa estelar formada y la metalicidad límite para formar objetos de Pob.III. Paralelamente, justifico aproximaciones realizadas hasta la fecha en modelos semianalíticos que no consideraban el efecto de este tipo de objetos.

Autor/Doctorant: 

Rozas Amador, José María

Directors/Tutors: 

Eduardo Salvador Solé.

Dia: 

Dilluns, 13 Febrer, 2006

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

Jordi Miralda Escudé, Titular. Institut d’Estudis Espacials de Catalunya.(President). Guillermo González Casado. Professor Titular d’Universitat.UPC.(Secretari). Joseph Silk. Catedràtic. Universitat d’Oxford. (Vocal).

Hora: 

12:00

Astrophysical Studies on Open Cluster. NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 and NGC 2682.

"Estudios astrofísicos de cúmulos abiertos: NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 y NGC 2682ç"

El objetivo de esta tesis, producto de la colaboración entre España y China, es la caracterización de los cúmulos abiertos NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 y NGC 2682, así como el análisis de los resultados en el contexto del sistema de cúmulos de la Galaxia. Se han obtenido catálogos astrométricos a partir de placas fotográficas (Observatorio Astronómico de Shanghai) y fotométricos a partir de fotometría CCD … [+]uvbyH-beta (Observatorios de Calar Alto y Roque de los Muchachos), y generado listas de miembros para cada cúmulo. La segregación de miembros recurre de manera sistemática a la combinación de métodos estadísticos paramétricos y no-paramétricos. Asimismo, se han determinado los parámetros físicos de los cúmulos.

NGC1817, en Tauro, es un cúmulo viejo y rico pero poco estudiado. Se ha obtenido fotometría de un total de 7842 estrellas en un área de 65'x40' con magnitud límite V aprox. igual a 22. Combinando criterios astrométricos y fotométricos, se han seleccionado 1592 estrellas miembro. A partir de esta selección se encontraron los valores de E (b-y) =0.19±0.05 (E(B-V)= 0.27), V0-MV= 10.9±0.6 i [Fe/H] = ­0.34±0.26. Del ajuste de isocronas se obtiene una edad delog t = 9.05±0.05 (1.1 Ga). La determinación del tamaño del cúmulo da un radio de semimuestra de rh =11.75' (6.0 pc). NGC1807 es un grupo de estrellas brillantes cercano a NGC1817. Tras el estudio fotométrico y astrométrico podemos concluir que no hay ninguna evidencia a favor de la existencia de NGC1807 como un cúmulo físico real. Al contrario, parte de sus estrellas forman parte de NGC1817 que es un cúmulo muy extenso.

De NGC2548 (M48), en Hidra, hemos obtenido fotometría de un total de 4806 estrellas en un area de 34'x34' con una magnitud límite de V aprox. igual a 22 . De la selección final de 331 estrellas miembro encontramos E(b-y)= 0.06±0.03 (E(B-V) = 0.08), V0-MV =9.3±0.5 (725pc,es decir, alrededor de 200pc sobre el plano galáctico) y [Fe/H]= ­0.24±0.27. El mejor ajuste de isocronas es para modelos con convección penetrante con una edad de 400±100Ma (log t =8.6). El radio de semimuestra calculado a partir de la segregación astrométrica es rh =14.38' (3.0pc).

De NGC2682 (M67), en Cáncer, es probablemente el cúmulo abierto viejo más estudiado de la Galaxia. Al utilizarlo como estándar en la transformación de la fotometría, hemos obtenido unos resultados de gran calidad y extensión con un total de 1843 estrellas en un área de 50'x50' y una magnitud límite V aprox. igual a 19. Del total de 776 miembros, encontramos E(b-y) =0.03±0.03 (E(B-V) =0.04), V0-MV =9.7±0.2 y [Fe/H] =0.01±0.14. De la comparación entre modelos de convección penetrante y modelos canónicos, adoptamos una edad de 4.2±0.4Ga, en coincidencia con estudios anteriores. El radio de semimuestra de la selección astrométrica es rh=9.84' (2.6pc).

Todos los métodos utilizados, desde la elección del modelo de placa para el cálculo de los movimientos propios, hasta la aplicación de métodos a la segregación de cúmulo y campo, han sido evaluados de manera rigurosa. Además del cálculo de las velocidades espaciales y órbitas galácticas, se han estudiado las funciones de masa, analizado la segregación de masas a partir de funciones de luminosidad, perfiles de brillo superficial de las distintas poblaciones estelares y los tiempos de relajación de los cúmulos. Hemos estudiado la existencia de huecos en la secuencia principal y encontrado un total de cuatro huecos, uno de los cuales es una nueva detección.

Autor/Doctorant: 

Balaguer Núñez, María Dolores

Directors/Tutors: 

Carme Jordi Nebot, Zhao, Junliang i Galadí Enríquez, David

Enllaç Tesi: 

Dia: 

Dilluns, 16 Gener, 2006

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

Emilio Javier Alfaro Navarro. Instituto de Astrofísica de Andalucía. (President.) Jorge Torra Roca.Titular d’Universita.Universitat de Barcelona. (Secretari). Floor van Leeuwen. Institut of Astronomy. University of Cambridge. (vocal).

Hora: 

11:30

Payload Data Handling, Telemetry and Data Compression Systems for Gaia

Gaia, la nova missió astromètrica de la ESA amb un llançament previst pel 2011, observarà més de mil milions d'estels i altres objectes amb una exactitud sense precedents. Els seus ambiciosos objectius desbanquen completament les missions rivals d'altres agències. Al final de la seva vida útil es generarà el major i més complert mapa tridimensional de la nostra Galàxia.
Una missió com aquesta suposa grans esforços tecnològics i de disseny ja que caldrà detectar, seleccionar i mesurar centenars d'estels cada segon, per enviar-ne posteriorment les dades cap a la Terra -a més d'un milió i mig de quilòmetres. Hem centrat el treball d'aquesta tesi en aquesta vessant de la missió, proposant dissenys pels sistemes de gestió de dades, de telemetria científica, i de compressió de dades. El nostre objectiu final és fer possible la transmissió a l'estació terrestre d'aquesta immensa quantitat de dades generades pels instruments, tenint en compte la limitada capacitat del canal de comunicacions. Això requereix el disseny d'un sistema de compressió de dades sense pèrdues que ofereixi les millors relacions de compressió i garanteixi la integritat de les dades transmeses. Tot plegat suposa un gran repte pels mètodes de la teoria de la informació i pel disseny de sistemes de compressió de dades.
Aquests aspectes tecnològics encara estaven per estudiar o bé només es disposava d'esborranys preliminars -ja que la missió mateixa estava en una etapa preliminar en quan varem començar aquesta tesi. Per tant, el nostre treball ha estat rebut amb entusiasme per part de científics i enginyers del projecte.
En primer lloc hem revisat l'entorn operacional del nostre estudi, descrit a la primera part de la tesi. Això inclou els diversos sistemes de referència i les convencions que hem proposat per tal d'unificar les mesures, referències a dades i dissenys. Aquesta proposta s'ha utilitzat com a referència inicial en la missió i actualment altres científics l'estan ampliant i millorant. També hem recopilat les principals característiques de l'instrument astromètric (en el qual hem centrat el nostre estudi) i revisat les seves directrius operacionals, la qual cosa també s'ha tingut en compte en altres equips.
A la segona part de la tesi descrivim la nostra proposta pel sistema de gestió de dades de la càrrega útil de Gaia, la qual ha estat utilitzada per presentar els requeriments científics als equips industrials i representa en sí mateixa una opció d'implementació viable (tot i que simplificada). En la següent part estudiem la telemetria científica, recopilant els camps de dades a generar pels instruments i proposant un esquema optimitzat de codificació i transmissió, el qual redueix la ocupació del canal de comunicacions i està preparat per incloure un sistema optimitzat de compressió de dades. Aquest darrer serà descrit a la quarta i última part de la tesi, on veurem com la nostra proposta compleix gairebé totalment els requeriments de compressió, arribant a duplicar les relacions de compressió ofertes pels millors sistemes estàndard. El nostre disseny representa la millor solució actualment disponible per Gaia i el seu rendiment ha estat assumit com a disseny base per altres equips.
Cal dir que els resultats del nostre treball van més enllà de la publicació d'una memòria de tesi, complementant-la amb aplicacions de software que hem desenvolupat per ajudar-nos a dissenyar, optimitzar i verificar la operació dels sistemes aquí proposats. També cal indicar que la complexitat del nostre treball ha estat augmentada degut a la necessitat d'actualitzar-lo contínuament als canvis que la missió ha sofert en el seu disseny durant els cinc anys del doctorat. Per acabar, podem dir que estem satisfets amb els resultats del nostre treball, ja que la majoria han estat (o estan essent) tinguts en compte per molts equips involucrats en la missió i per la mateixa Agència Espacial Europea en el disseny final.

Autor/Doctorant: 

Portell de Mora, Jordi

Directors/Tutors: 

Enrioque Garcia Berro i Jordi Torra Roca

Fitxer Tesis: 

Dia: 

Diumenge, 25 Setembre, 2005

Lloc: 

En la Universitat Politècnica de Catalunya.

Tribunal: 

JORDI ISERN I VILABOY, Professor d'Investigació del CSIC.Instituto de Ciencias del Espacio-CSIC.(President). JORDI TORRA I ROCA, Professor Titular. Universitat de Barcelona.(Secretari). FRANÇOIS MIGNARD, Investigador. Observatoire de la Côte d'Azur (Niça) (Vocal).

Hora: 

12:00

El Impacto de las Observaciones Multirrango en la Astrofísica de Altas Energías.

Con el advenimiento de los experimentos espaciales se ha demostrado, sin lugar a duda, que todas las fuentes cósmicas emiten energía a lo largo de prácticamente todo el espectro electromagnético mediante procesos físicos diferentes. Ciertas cantidades físicas son testigos de estos procesos, que se manifiestan en rangos diferentes y que normalmente no son estacionarios; por lo tanto dichas cantidades físicas son, por lo general, variables en magnitud y en el tiempo. Por tanto, para comprender el verdadero comportamiento de las fuentes cósmicas, es necesario hacer Observaciones Simultáneas Multirrango.
Podría decirse que los experimentos espaciales han abierto prácticamente todas las ventanas del espectro electromagnético hacia el Universo. Los resultados obtenidos a partir de estos experimentos, junto con los obtenidos desde de Tierra, permiten abordar una profunda discusión sobre la física que gobierna las fuentes cósmicas observadas. La mayor parte de estos resultados proceden de la "Astrofísica Fotónica Multirrango", y se complementan con algunos que proceden de la "Astrofísica de las Partículas" que, aunque también proporcionan importantes informaciones, lo hacen con dificultades debido a la presencia de los campos magnéticos intergalácticos, galácticos y terrestre.
En el presente trabajo de tesis hablaremos de los resultados procedentes de la "Astrofísica Fotónica Multirrango ". Para ello el trabajo se ha organizado de la siguiente manera:
Capítulo 1. Contiene una introducción general sobre "El Impacto de los Experimentos Espaciales en Nuestro Conocimiento de la Física del Universo" (Giovannelli, F. & Sabau-Graziati, L.: 2004, Space Sci. Rev. 112, 1-443)(1), que actualiza los últimos pasos de la investigación nacida con la Era Espacial y que comenta los resultados más importantes, los problemas todavía abiertos y las perspectivas que razonablemente podemos esperar en un futuro próximo. Este artículo da paso en forma exhaustiva y lógica a los Capítulos 2 y 3.
Capítulo 2. Se presenta una selección de artículos personales que han contribuido al progreso de nuestro conocimiento sobre la física de las fuentes cósmicas de alta energía. Estos artículos se refieren a diferentes argumentos tratados por mí durante mi larga carrera científica y se pueden exponer, según la subdivisión utilizada en la Sección 6 del Capítulo 1, así:

>     Astrofísica Experimental Multirrango
¿ El sistema binario transitorio X: A0535+26/HDE245770;
¿ El sistema binario fuente de rayos X: Her X-1/Hz Her;
¿ La variable cataclísmica SS Cygni;
¿ El cúmulo abierto joven Berkeley 87;
¿ La estrella T Tauri de pre-secuencia principal RU Lupi.

Astrofísica Teórica Multirrango
¿ Rayos ¿ y neutrinos de altas energías desde objetos colapsados;
¿ Interacciones de chorros de electrones y protones relativistas con la materia y/o la energía   de alrededor.

y algún argumento tecnológico:
>     Tecnología para Astrofísica
¿ Instrumentos para rayos X y experimentos de Astronomía X;
¿ Instrumentos ópticos.

Es necesario resaltar que ha sido necesario hacer una selección severa de los artículos presentados. Aún así, el Capítulo 2 resulta inevitablemente muy largo ya que los artículos seleccionados constituyen, en nuestra opinión, el mínimo indispensable para no perder la lógica de la descripción de mi contribución al conocimiento de la física de las fuentes cósmicas de altas energías.

Capítulo 3. Se presentan unos nuevos resultados obtenidos durante la preparación de esta Tesis Doctoral sobre:
¿ El sistema binario fuente de rayos X: A0535+26/HDE245770;
¿ La variable cataclísmica SS Cygni;
¿ Conclusiones

Autor/Doctorant: 

Giovannelli, Franco

Directors/Tutors: 

Jordi Isern Vilaboy, Javier Labay Aguirre

Dia: 

Divendres, 8 Juliol, 2005

Lloc: 

SALA DE GRAUS DE FÍSICA

Tribunal: 

Ramon Canal Masgoret. Catedràtic d’Universitat. Universitat de Barcelona.(President). Josep M. Paredes Poy. Professor Titular d’Universitat.Universitat de Barcelona. (Secretari). John Beckman. Investigador. Instituto de Astrofísica de Canarias (CSIC). (Vocal).

Hora: 

12:00

Pàgines

Subscribe to Front page feed