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Active carpets at viscous interfaces.
(Universidad de Concepción, 2024) Barros Cárdenas, Felipe Andrés; Guzmán Lastra, Francisca; Staforelli, Juan Pablo
Los entornos acuáticos de la Tierra y el cuerpo humano presentan sistemas estratificados en los que las interfaces entre las capas albergan nadadores microbianos en colonias conocidas como alfombras activas. Se ha demostrado anteriormente que estos nadadores mejoran la difusión térmica y el transporte de masas en medios semi-infinitos. Este estudio investiga la dinámica de fluidos de las “alfombras activas" en capas confinadas, como las llamadas slicks en masas de agua. Presentamos hallazgos novedosos sobre las fluctuaciones hidrodinámicas en medios confinados en los que varía la viscosidad del fluido. Nuestros resultados identifican tres regiones de fluctuación: las fluctuaciones verticales dominan cerca de la alfombra activa y la interfaz (Región I), las fluctuaciones isotrópicas se producen más arriba (Región II), y las fluctuaciones horizontales prevalecen cerca de la superficie (Región III). La extensión de estas regiones varía con el espesor de la capa y los cambios de viscosidad. También encontramos estructuras de flujo a gran escala dentro de estas capas confinadas, lo que ofrece nuevas perspectivas sobre la capacidad de mezcla de los sistemas biogénicos y posibles aplicaciones en ecología y bioingeniería.
Stellar Activity or a Planet? Revisiting dubious Radial Velocity signals in the M-dwarf system GJ581
(Universidad de Concepción, 2024) González Vargas, Daniela Paz; Mennickent Cid, Ronald; Astudillo Defru, Nicola
Las estrellas enanas M, las más abundantes en el universo, son candidatas ideales para albergar planetas potencialmente habitables. GJ581, una estrella M3V, alberga un sistema multiplanetario que ha sido ampliamente estudiado. Con un periodo de rotación estelar reportado de 132 días, se han confirmado tres planetas: GJ581b, GJ581c y GJ581e. Otras señales periódicas atribuidas a GJ581d y GJ581g, con periodos orbitales reportados de 66.8 y 36.5 días, respectivamente, han generado debate ya que sus periodos están cerca de los armónicos del periodo de rotación estelar, lo que genera dudas sobre el origen de las señales de velocidad radial (RV). Algunos investigadores argumentan que estas señales son resultado de la actividad estelar, mientras que otros sugieren orígenes planetarios, con uno posiblemente en la zona habitable. Esta tesis tiene como objetivo investigar las señales periódicas atribuidas a GJ581d y GJ581g para determinar su verdadero origen. Utilizando datos de los instrumentos HARPS, HIRES y CARMENES, analizamos las RV junto con los índices de actividad estelar (Hα, Na I D y S-index) mediante modelos simultáneos con órbitas Keplerianas para las RV y regresión de Procesos Gaussianos (GP) para los índices de actividad. Derivamos el periodo de rotación modelando Hα con un GP, obteniendo 132.79+3.21 −2.60 días. Nuestro mejor modelo es un 3-Kepleriana + GP con un valor de ∆ BIC de 174.95 sobre el modelo 4-Kepleriana + GP, indicando tres planetas: GJ581b (Porb : 5.368 [d]), GJ581c (Porb : 12.918 [d], and GJ581e (Porb : 3.148 [d]). La semiamplitud de la tercera Kepleriana (1.78 m/s) es significativamente menor que las otras, lo que complica el modelado de señales más allá de tres Keplerianas debido a las limitaciones de precisión de las RV. Para la señal atribuida a GJ581g, identificamos una señal periódica de 33.08 días, cercana al valor de la literatura pero mejor explicada como un armónico del periodo de rotación estelar. Nuestros hallazgos destacan la importancia de tener en cuenta la actividad estelar al buscar señales planetarias, además de demostrar la efectividad del modelado simultáneo de RV y trazadores de actividad en la diferenciación de señales planetarias del ruido estelar. Observaciones futuras con espectrógrafos más precisos, como ESPRESSO, podrían proporcionar mayor claridad, pero actualmente, nuestros modelos favorecen la presencia de tres planetas en GJ581.
Entropía de Permutación para la Caracterización del Modelo Hamiltoniano de Campo Medio Atractivo.
(Universidad de Concepción, 2024) Fuentealba Monsalve, Melissa Galilea; Navarro Maldonado, Roberto Elías
El modelo hamiltoniano de campo medio (HMF, por sus siglas en inglés) es un modelo de interacciones de largo alcance que presenta estados cuasi-estacionarios asociados a una transición de fase. Son estados cuasi-estacionarios que duran por ventanas de tiempo que divergen con el número de partículas del sistema. Estos estados se caracterizan por un espacio de fases homogéneo o no-homogéneo, y existe una transición de fase entre estos estados que ha sido tradicionalmente caracterizada mediante el valor promedio de la magnetización total del sistema. Sin embargo, la magnetización también presenta fluctuaciones que pueden ser un indicador del tipo de estado cuasi-estacionario. Así, buscamos caracterizar los estados cuasi-estacionarios del modelo HMF mediante las series temporales de la magnetización y sus fluctuaciones vía medidas de información, en este caso, a través de la entropía de permutación y el plano de complejidad entropía. Para estados no-homogéneos, la medida de información revela que el modelo HMF presenta una tendencia al orden, y las fluctuaciones de magnetización tienen estructuras reducidas. Al contrario, estados homogéneos tienden al desorden y la estructura de las fluctuaciones de magnetización en el tiempo aumentan a medida que la magnetización inicial es más alta. En todos los casos estudiados, el modelo HMF presenta bajos valores de la entropía y el máximo valor posible de complejidad, por lo que el modelo es caótico determinista intermitente. Esto coincide con los estudios previos del modelo en el espacio de fases. Los resultados demuestran que el modelo HMF puede ser comprendido e interpretado a partir de las fluctuaciones de la magnetización mediante la entropía de permutación y el plano complejidad-entropía. Por lo que, las medidas utilizadas son herramientas poderosas de análisis para estudiar la información contenida en el modelo HMF.
Estudio de la función período en la familia Loud.
(Universidad de Concepción, 2024) Díaz Rodríguez, Gabriel Maximiliano; Saavedra Segura, Mariana Ruth
Tareas prácticas de información cuántica mediante el uso de fotones correlacionados en polarización.
(Universidad de Concepción, 2024) Quinteros Moro, Felipe Osvaldo; Sepúlveda Gómez, Esteban
La tesis titulada “Tareas Prácticas de Información Cuántica Mediante el Uso de Fotones Correlacionados en Polarización” se centra en la implementación experimental y el análisis teórico de tareas de información cuántica utilizando fotones correlacionados en polarización. El estudio investiga principalmente la estimación de la matriz de proceso de un 4C-FBS (Divisor de Haz de Cuatro Caminos) y la adaptación de los Códigos de Acceso Aleatorio Cuántico (QRAC) a entornos ruidosos. Aspectos clave incluyen: 1. Estimación de la Matriz de Proceso: La tesis explora diferentes bases de medición, como las matrices de Pauli, las matrices de Gell-Mann y las Bases Mutuamente No Sesgadas (MUBs), para estimar la matriz de Choi de los canales cuánticos. El enfoque aprovecha el isomorfismo de Choi-Jamiolkowski para recuperar la matriz de proceso del 4C-FBS. 2. QRAC en Entornos Ruidosos: Se diseñó un montaje experimental que incluye una fuente de fotones entrelazados, un interferómetro sagnac que implementa un canal amplitud damping y filtros estocásticos para mitigar los efectos de este canal en un protocolo de QRAC. Esta investigación contribuye a la comprensión y aplicación práctica del procesamiento de información cuántica, ofreciendo perspectivas que podrían ser útiles para futuros desarrollos en comunicación cuánticas.
Ether-fp: Exploring the Fundamental Plane of Black Hole Activity and Radio Emission Mechanisms in Active Galactic Nuclei.
(Universidad de Concepción, 2024) Arratia Carrasco, Vicente Alfonso; Nagar, Neil Mark
Las recientes mejoras en la resolución y sensibilidad de la interferometría de línea de base muy larga (VLBI) milimétrica (mm) han permitido obtener imágenes de las regiones internas de los agujeros negros supermasivos (SMBH), marcando una nueva era en la investigación teórica y observacional de los núcleos galácticos activos (AGN). Debido a esto se consolidó la muestra Event Horizon and Environs (ETHER), convirtiendose en el catálogo más grande de AGN. Si bien muchas fuentes de ETHER aún no se han explorado lo suficiente, las técnicas de ajuste de modelos de distribución de energía espectral (SED) y las relaciones empíricas pueden ayudar a proporcionar la información necesaria para limitar las perspectivas de observabilidad con el Event Horizon Telescope (EHT) y el Global mm-VLBI Array (GMVA). En este contexto, nuestro objetivo es mejorar ETHER incorporando nuevos datos de la literatura y aprovechar sus grandes estadísticas para revisar el Plano Fundamental (FP) de la actividad de los agujeros negros en múltiples frecuencias de radio y submuestras. Este esfuerzo busca profundizar nuestra comprensión de los mecanismos físicos que gobiernan la emisión de ondas de radio en diversos escenarios y guiar el uso de modelos de flujo de acreción dominado por advección (ADAF) o en combinación con chorros para predicciones de flujo en longitudes de onda de centímetros a sub-mm. Enriquecemos ETHER con datos de fotometría de rayos X duros y radio multifrecuencia obtenidos de los catálogos CSC, eRASS1, VLASS y FIRST, complementados con información adicional obtenida a través de consultas automatizadas a SDSS, SIMBAD y NED. Utilizando modelos de regresión lineal de mínimos cuadrados ordinarios y técnicas numéricas de minimización de la funcion mérito, calculamos coeficientes de correlación de mejor ajuste y derivamos nuevas correlaciones de radio/rayos X y FP en varias frecuencias de radio, tipos de AGN, desplazamientos al rojo, morfologías de galaxias, proporciones de Eddington y valores de sonoridad de radio. Adicionalmente, desarrollamos y empleamos un algoritmo de ajuste de SED que involucra modelos fenomenológicos de chorro y/o emisiones ADAF térmicas semianalíticas. Nuestro análisis nos permitió confirmar la existencia del FP en todas las frecuencias de radio probadas, validar aún más su uso como estimador de masa a distancias mayores, fomentar su uso por sobre la correlación de radio/rayos X debido a la dispersión reducida, entender por qué sesgos en la muestra conducen a diversos FP, y encontrar evidencia de evolución a través del corrimiento al rojo y la longitud de onda del mecanismo de emisión de radio dominante. Los ajuste de SED generalmente favorecieron el uso de modelos combinados de chorro y acreción en lugar de simulaciones solo con ADAF para estimaciones de f lujo. En última instancia, los hallazgos y sistemas desarrollados en esta tesis han mejorado y mejorarán significativamente nuestra comprensión de la evolución de SMBH en todo el universo y definirán la muestra ETHER "Oro" para estudios con el EHT y GMVA.
Spectroscopic dissection of the Globular Cluster NGC 6569
(Universidad de Concepción, 2024) Barrera Diaz, Nicolas Sebastian; Villanova, Sandro
Análisis de la evolución quimiodinámica en cúmulos globulares (CGs) ha revelado un fenómeno exclusivo respecto a sus poblaciones estelares, mostrando variaciones anómalas de elementos ligeros de estrella a estrella no esperables de una evolución estelar estándar, conocido como múltiples poblaciones (MPs). Sin embargo, la investigación espectroscópica de MPs, particularmente en la Vía Láctea, se ha centrado en CGs del halo y del disco, descartando casi por completo aquellos del bulbo galáctico, donde los escenarios de formación de MPs aún deben ser probados. Recientemente, el cúmulo globular NGC 6569, con una relativamente alta metalicidad, cumplió con los requisitos para definir MPs mostrando dispersiones anti-correlacionadas de [Na/Fe] y [O/Fe]. No obstante, evita características espectrales clave para explicar sus patrones de abundancia y, por lo tanto, la fuente de material enriquecido. Realizamos un análisis espectral detallado de 10 gigantes rojas utilizando espectros de alta resolución en el infrarrojo cercano recolectados con APOGEE-2S, como parte del bulge Cluster APOgee survey(CAPOS), para caracterizar completamente sus MPs. Usamos el código BACCHUS para obtener simultáneamente abundancias de MPs y elementos de procesos s/r- para investigar las fuentes de contaminación y posibles escenarios de formación de MPs basados en variaciones de abundancia. Derivamos un valor promedio de [Fe/H] = -0.93 ± 0.05 dex con una dispersión compatible con errores intrínsecos, sin evidencia de dispersión de metalicidad. Las abundancias de elementos α presenta un valor promedio de [α/Fe] = 0.41 dex, compatible con hallazgos previos en este cúmulo. En cuanto a sus MPs, clasificamos por primera vez dos poblaciones estelares distintas basadas en nitrógeno y evidenciamos una clara anti-correlación entre [N/Fe] y [C/Fe]. Además, derivamos valores de [Ce/Fe] y [Nd/Fe] por primera vez en NGC 6569 y apoyamos la idea de un material contaminado dominante por procesos r en la evolución temprana, basado en la razón [Ce/Nd] = -0.20. Además, probamos la calidad de las abundancias obtenidas comparando los parámetros atmosféricos de APOGEE Stellar Parameters and Chemical Abundance Pipeline (ASPCAP) con aquellos de la fotometría de Gaia + 2MASS, resolviendo problemas adjudicados a la sobreestimación de la temperatura de las segundas poblaciones introducida por ASPCAP.
Modulación del aporte de nutrientes al mar interior de Chiloé a través de la Boca del Guafo.
(Universidad de Concepción, 2024) Mundaca Armijo, Valentina Paz; Sepúlveda Allende, Héctor
El Mar Interior de Chiloé (MIC,∼ 41-47°S) desempeña un rol esencial en los fiordos patagónicos, ya que es el encargado de conectar a las masas de agua y nutrientes provenientes del océano con aquellas que provienen de los fiordos a través de la Boca del Guafo. Este sistema estuarino es uno de los más extensos del mundo y altamente productivo. La circulación oceánica en esta región se caracteriza por su complejidad, la cual se atribuye a las características batimétricas, la morfología costera y diversos procesos oceanográficos y atmosféricos, tanto locales como de meso-escala. Su dinámica está regida por los flujos de agua dulce, la influencia del viento y la mezcla turbulenta, siendo esta última predominantemente inducida por el viento y las mareas. Durante la temporada productiva del verano austral, el MIC intercambia grandes cantidades de calor, sal, oxígeno disuelto y nutrientes con el Océano Pacífico Sur a través de la Boca del Guafo (∼43.8°S), un canal relativamente poco profundo. Estos flujos impulsan la productividad del MIC, la cual es modulada por las mareas, un forzamiento de alta frecuencia generalmente no considerado en los modelos de circulación utilizados para estimar los flujos de intercambio. En este trabajo, evaluamos los flujos de entrada, salida, masa neta y nutrientes a través de la Boca del Guafo utilizando un enfoque de modelación regional de alta resolución (2.7 km). El modelo regional se evalúa utilizando observaciones de corrientes y datos hidrológicos in situ, y se cuantifican los impactos del forzamiento de las mareas en las corrientes y transportes. Nuestras estimaciones se comparan con modelos que presentan mayor resolución y con modelos que no han sido forzados con mareas. Además, se empleó un modelo de derivadores lagrangianos para estudiar el origen de las masas de agua que ingresan al Mar Interior de Chiloé. Este modelo resalta que las masas de agua que transitan desde el océano abierto hacia el MIC a través de la Boca del Guafo principalmente tienen su origen en la región al sur de la Boca.
Morphological study of lead halide perovskites cast at different spin velocities.
(Universidad de Concepción, 2024) Alegría Núñez, Camilo Fernando; Benito Gómez, Noelia
The present work centers on the use of dynamic scaling theory when dealing with processes which do not depend on deposition times. Our hypothesis is that through film thickness one can successfully calculate the critical exponents of a system, classifying it and understanding the role that the controlled variable dominating the material dispersion process has on structure formation. This hypothesis was tested by studying the effects of spin velocity on film morphology for lead halide perovskite, synthesized by way of spin-coating, setting different top speeds at 600, 700, 800, 900, 1000, 1500 and 2000[RPM]. The first part of the document deals with the theory of semiconductors in order to understand what type of material we are working with and the characterization method of X-ray diffraction. Then, a chapter is dedicated to dynamic scaling theory which is the base of our statistical analysis and the main part of our hypothesis, since is how we calculate the critical exponents. Finally, the results obtained from X-ray diffraction, sample imaging, statistical analysis of the films and computed critical exponents are shown in the fifth chapter, where we compare the use of different statistical tools, specifically the auto-correlation function, heigh-height correlation function and the software WSXM. When it comes to the specific characterization techniques, tetragonal phase perovskite fabrication was confirmed thanks to X-ray diffraction, with the spin velocity having an slight effect on crystallite size. Atomic force microscopy was used for sample imaging and profilometry, done at our laboratory, with the statistical analysis of height distribution done using Dynamic scaling theory. We successfully obtained exponents which correspond to a one dimensional KPZ system, proving our hypothesis correct when it comes to the use of thickness instead of time for dynamic scaling analysis.
Modeling of Archean Earth-like aquaplanets atmospheres: the effect of obliquity on habitability and observables of exoplanets.
(Universidad de Concepción, 2024) González Vidal, Benji Simone Eugenio; Reeves, Rodrigo
La búsqueda y observación de exoplanetas habitables similares a la Tierra, así como la interpretación de estas observaciones, se han convertido en temas centrales de la astronomía actual. Nuestro objetivo es investigar la interacción entre la oblicuidad planetaria, la termodinámica atmosférica y los procesos hidrológicos, y su impacto en la habitabilidad y las propiedades espectroscópicas de los acuaplanetas con una composición atmosférica similar a la de la Tierra Arcaica. Utilizando un modelo de circulación general (GCM) y modelos de transferencia radiativa (RT) para simulaciones atmosféricas y de espectros de emisión, modelamos diez acuaplanetas con atmósfera similar a la de la Tierra Arcaica con oblicuidades variables. La habitabilidad se analiza a través de la temperatura de la superficie del mar (TS) y la temperatura del bulbo húmedo (TW). Se analiza el espectro de emisión para determinar los cambios debidos al efecto de la oblicuidad. Nuestros resultados confirman que la oblicuidad influye significativamente en su termodinámica atmosférica, la habitabilidad de la superficie y los espectros de emisión observables para el caso sin nubes. En particular, los rasgos de absorción de vapor de agua de 2.7 y 6.0 µm en escenarios sin nubes se correlacionaron con TW para oblicuidades mayores o iguales a 52.5o. Nuestros hallazgos proporcionan información sobre las posibles características climáticas y espectrales de las atmósferas de tipo Arcaico relacionadas con la oblicuidad, ofreciendo una base para interpretar las observaciones de exoplanetas. Estos resultados podrían servir de base para futuras misiones telescópicas y contribuir al desarrollo de métodos para estimar la oblicuidad y la habitabilidad de exoplanetas a partir de datos espectroscópicos.
Síntesis verde de nanopartículas de plata para el desarrollo de un nanosensor de fenol y la detección de cu2+
(Universidad de Concepción, 2024) Saavedra Reveco, Macarena; Benito, Noelia; Yevenes, Mariela
La síntesis verde de nanomateriales ofrece una alternativa sustentable y ecológica en comparación a los métodos convencionales de síntesis, utilizando recursos naturales como extractos de planta y microorganismos como agentes estabilizadores y reductores. Este estudio se enfoca en la síntesis verde de nanopartículas (AgNPs) a partir de extracto de hojas de Peumus Boldus (boldo), para su aplicación en el monitoreo de calidad del agua mediante la detección de fenol y de iones de cobre. Las AgNPs fueron sintetizadas variando la concentración de nitrato de plata (AgNO3) y el volumen del extracto de boldo, encontrando que las concentraciones óptimas fueron AgNO3 al 5mM y un 10 % de extracto. Se encontró que las AgNPs poseen una forma esférica y un diámetro promedio de 22.8±4.2 nm. Para la detección de fenol, se fabricó un sensor electroquímico modificando un electrodo de óxido de estaño dopado con fluor (FTO) con las nanopartículas sintetizadas, el cual logró detectar en un rango de 5 - 100 µM utilizando la técnica de voltamperometría de pulso diferencial (DPV). Para la detección de cobre, se empleó espectroscopia UV-Visible con las AgNPs sin modificar, observándose que a medida que se aumenta la concentración de sulfato de cobre (CuSO4), el peak de la resonancia de plasmones superficiales (RSP) de las AgNPs disminuye y una nueva banda de absorción aparece, atribuible a la presencia de iones de cobre, la cual se hace más intensa junto con la concentración de CuSO4, detectando en un rango de 1 - 6 mM. Este estudio demuestra el potencial de las AgNPs de síntesis verde para la detección eficaz y sensible de contaminantes en el agua.
Classification of major galaxy mergers using machine learning algorithms trained with N-body simulations.
(Universidad de Concepción, 2024) Saavedra Bastidas, Jorge Eduardo; Schleicher, Dominik
Las fusiones de galaxias son eventos significativos en astronomía, impulsando la transformación morfológica de galaxias espirales a elípticas y alterando la mecánica interna del gas, lo que incrementa la formación estelar, potencia la actividad nuclear y contribuye a la formación y evolución de los agujeros negros supermasivos. Los métodos tradicionales de detección de fusiones de galaxias carecen de la efectividad y eficiencia necesarias para manejar grandes conjuntos de datos. En este estudio, realizamos una comparación sistemática de diferentes modelos de aprendizaje automático como clasificadores de fusiones mayores de galaxias y sus etapas de fusión, basándonos únicamente en información morfológica. Probamos clasificadores basados en ensambles como Random Forest (RF) y Extreme Gradient Boosting (XGBoost) y arquitecturas de deep learning como Convolutional Neural Networks (CNNs). Proponemos el uso de imágenes extraídas de simulaciones de Ncuerpos diseñadas para replicar las características morfológicas de las interacciones entre galaxias como datos de entrenamiento para los algoritmos de clasificación. Evaluamos estos modelos en tres niveles de realismo observacional: galaxias idealizadas extraídas de nuestras simulaciones, galaxias convolucionadas con una función de dispersión puntual (PSF) Gaussiana, y galaxias convolucionadas con la PSF Gaussiana y complementadas con ruido de fondo real. Encontramos que los modelos con mejor rendimiento en el conjunto de pruebas sintético con mayor realismo observacional son aquellos entrenados en datos de la misma distribución. Las CNNs logran un área bajo la curva ROC de 95.2%, mientras que XGBoost y RF obtuvieron 93.5% y 93.0%, respectivamente. A pesar de quedar en segundo lugar, XGBoost muestra mayor estabilidad que las CNNs al predecir fusiones de galaxias proporcionadas por diferentes distribuciones de datos. Probamos XGBoost en una muestra de galaxias masivas y de bajo desplazamiento al rojo (z ≤ 0.15) del Dark Energy Camera Legacy Survey - Galaxy Zoo Data Release 5, demostrando su capacidad para diferenciar pares de galaxias de manera efectiva. Concluimos que las características morfológicas son una base sólida para entrenar un clasificador de aprendizaje automático para fusiones de galaxias; sin embargo, las diferencias entre galaxias aisladas y post-fusiones recientes requieren de una física más detallada para caracterizar completamente ambas etapas.
Análisis cuantitativo de la organización del tejido embrionario del pez cebra.
(Universidad de Concepción, 2024) Guajardo Bravo, Jossef Artem; Morales Navarrete, Hernán Andrés; Staforelli Vivanco, Juan Pablo
En esta tesis, se realizó un análisis cuantitativo de la organización del tejido embrionario del pez cebra durante la etapa de desarrollo temprano. Para ello, se emplearon la teoría de los cristales líquidos y herramientas matemáticas avanzadas para estudiar el comportamiento de conjuntos celulares. Se desarrollaron herramientas computacionales que permitieron procesar imágenes, identificar contactos celulares y analizar sus comportamientos mediante la descomposición de modos esféricos. Posteriormente, se caracterizaron estos comportamientos de manera tensorial utilizando la teoría de tensores de textura de la ciencia de materiales. La validez de estos métodos se comprobó mediante geometrías simples y datos artificiales, aplicándolos finalmente a datos reales del articulo Shah, G. et al.« Multi-scale imaging and analysis identify pan-embryo cell dynamics of germlayer formation in zebrafish».
Deep kiloparsec view of the molecular gas in a massive star-forming galaxy at cosmic noon.
(Universidad de Concepción, 2024) Arriagada Neira, Sebastián Matías; Herrera-Camus, Rodrigo
Presentamos observaciones profundas (∼20 hr) y de alta resolución angular del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) de las transiciones CO (4 − 3) y [CI] (1 − 0), junto con el continuo de polvo a 630 μm en BX610 –una galaxia masiva de secuencia principal en la época de máxima formación estelar cósmica (z = 2.21). Combinadas con observaciones profundas SINFONI del Very Large Telescope (VLT) de la línea Hα, estas observaciones permiten una caracterización detallada del gas molecular y de la actividad de formación estelar en escalas de kiloparsecs. Nuestro análisis revela que la excitación del gas molecular, trazada por la razón de luminosidad de línea L′CO (4−3) / L′[CI] (1−0), disminuye al aumentar el radio galactocéntrico. Mientras que las razones de luminosidad de línea en la periferia son similares a las que suelen encontrarse en galaxias de secuencia principal a z ∼ 1, las razones en las regiones centrales de BX610 son comparables a las observadas en starbursts locales. En el suroeste de BX610 también hay un clump gigante de formación estelar extra-nuclear que muestra una elevada actividad de formación estelar, abundancia de gas molecular y excitación de gas molecular. Además, la región central de BX610 es rica en gas molecular (Mmol/M⋆ ≈ 1), pero con el alto nivel actual de actividad de formación estelar, el gas molecular se agotará en ∼450 Myr. Esto, junto con la evidencia de un rápido inflow de gas molecular hacia el centro (Genzel et al., 2023), sugiere que BX610 puede estar experimentando una fase evolutiva a menudo denominada compactación húmeda, que se espera que conduzca al agotamiento del gas central y a la subsiguiente extinción de la actividad de formación estelar.
Sensibilidad de la circulación oceánica de mesoescala a submesoescala a los Vórtices de Von Kármán atmosféricos en el Archipiélago de Juan Fernández.
(Universidad de Concepción, 2024) Amaya Cárcamo, Constanza Macarena; Parada Veliz, Carolina; Dewitte, Boris
El propósito principal de esta tesis fue identificar y describir los eventos de Calles de Vórtices de Von Karman (CVK) en la atmósfera que están vinculados al sistema RC-SC en el Archipiélago Juan Fernández (AJF) durante el período de 2000 a 2020. Se analizaron datos de viento y de presión extraídos desde ERA5 y se emplearon índices climáticos para observar las condiciones (sinópticas, estacionales e interanuales) más propicias a la formación de estos vórtices. Además, se exploró cómo estos vórtices podrían afectar la dinámica oceánica. Para esto, se utilizaron datos satelitales de temperatura superficial del mar (TSM), y se realizó una comparación detallada entre datos observacionales recopilados por un glider durante un evento (05/10/2018) de CVK en la isla RC-SC y las simulaciones generadas por un modelo numérico de ultra-alta resolución. Los resultados de esta investigación han revelado patrones estacionales, destacando el predominio de eventos CVK durante las estaciones de primavera y verano, con características atmosféricas distintivas (viento sur, 7.14 m/s), además de una posible respuesta oceánica en la TSM. Por otro lado, se encontró que la simulación lanzada puede no estar representando con precisión las CVK en el sistema RC-SC.
Constraining astrophysicalsources of intermediate-massultra-high energy cosmic rays.
(Universidad de Concepción, 2024) Balladares Millalén, Amadora Lafquen; Mark Nagar, Neil
Encontrar las fuentes donde se originan los rayos cósmicos de energías ultra altas (UHECRs), con energías mayores a 1018eV, es difícil ya que sus trayectorias son deflectadas por los campos magnéticos Galácticos (GMF). Recientes interpretaciones de las lluvias de particulas (air showers) producidas por los rayos cósmicos sugieren un aumento gradual en la masa media de los UHECRs con la energía. La visión de décadas pasadas, UHECRs como mezcla de hidrógeno y hierro (con una composición relativa que varía con la energía), ahora se expande considerando composiciones de masas intermedias. Cabe destacar que mientras los UHECRs de H y Fe tienen recorridos libre medio (mean free paths) de ∼ 100Mpc, las composiciones intermedias tienen mean free paths de solo unas pocas decenas de Mpc. En Sotomayor Webar et al. (2023) se realizaron simulaciones Montecarlo de las trayectorias de UHECRs con composiciones de H,O y Fe en 8 modelos de GMF para calcular las deflecciones de los UHECRs detectados por el Observatorio Pierre Auger y el Telescope Array. La distribución de las direcciones de llegada fuera de la Galaxia (corregidas por el GMF) de sub-muestras de UHECRs menos deflectados fueron correlacionadas con catálogos astronómicos. Se encontró una correlacióncon galaxias cercanas (D ≤ 20 Mpc) cuando se consideraba una composición de oxígeno y el GMF model BSS de Takami and Sato (2010). Este trabajo es la continuación del análisis realizado en Sotomayor Webar et al. (2023) usando oxígeno para obtener una distribución de las direcciones de llegada fuera de la Galaxia. Un análisis de máxima verosimilitud se ha considerado para comparar las distribuciones de UHECR con mapas de densidad compuestas por un modelo isotrópico y uno anisotrópico. El modelo anisotrópico considera las fuentes astrofísicas con un peso estadístico, proporcional a una propiedad relevante, multiplicado por un factor de atenuación siguiendo los resultados de Allard et al. (2008). Se propone un ’mapa de exposición extra-galáctico’ para considerar las regiones magnificadas/suprimidas por el GMF. La distribución de UHECR fuera de la Galaxia al considerar una composición de oxígeno y el GMF BSS es consistente con la distribución de masa estelar y tasa de formación estelar en el universo cercano.
Carrollian limits of ModMax.
(Universidad de Concepción, 2024) Hernández Castillo, Ankai Alejandro; Oliva, Julio; Correa, Francisco
Los límites Carrollianos de teorías de campos Lorentzianas se han encontrado recientemente estudiadas, en los últimos años, como resultado de un renovado interés en teorías y geometría Carrolliana desde el lado de física teórica. De ahí nace la decisión de estudiar los límites Carrollianos de la teoría de Maxwell Modificado (ModMax, por su escritura en inglés), que es la única extensión no-linear de la teoría de Maxwuell con invarianza conforme y de dualidad en el vacío. El presente trabajo contiene tanto una derivación de ambos limites a nivel de las ecuaciones de movimiento como una construcción de una formulación Hamiltoniana para cada uno. Se encontró que el limite magnético tiene una contribución no-linear no-nula a las ecuaciones de movimiento controlada por el parámetro de ModMax γ y que esta admite una biyección con el límite Carrolliano magnético de la teoría de Maxwell. Cabe destacar que estos límites no son equivalentes pues existen configuraciones que son solución de uno de ellos y no así del otro. En particular, existen soluciones que muestran una dependencia explícita del parámetro de ModMax γ. Se encontró que el límite Carrolliano eléctrico de ModMax es equivalente al de Maxwell, siendo carente de contribución no-lineal. Las simetrías de los límites Carrollianos de Maxwell fueron obtenidas empleando el método de simetrías puntuales de Lie y se probó que constituyen también simetrías de sus correspondientes contrapartes en los límites Carrollianos de ModMax mediante la anteriormente mencionada biyección. Estas simetrías incluyen desplazamientos finitos tanto temporales como espaciales, rotaciones espaciales, impulsos Carrollianos, dilaciones temporales, dilaciones espaciales, transformaciones conformes especiales Carrollianas de nivel k = 2, súpertraslaciones temporales, dilataciones de campo y una simetría interna que surge como legado de la simetría de dualidad en la versión Lorentziana. Debido a la separación de las dilaciones espacio-temporales en dilaciones espaciales y temporales, estas simetrías no caben dentro de ninguna clasificación de grupos conformes Carrollianos. Sin embargo, al tomar el sub-álgebra diagonal se encontró que esta satisface los criterios necesarios para pertenecer al álgebra conforme Carrolliana de nivel 2.
General relativistic ray tracing around rotating black holes: exploring the SED parameter space for RIAF models.
(Universidad de Concepción, 2024) Pedreros Medina, Javier Ignacio; Schleicher, Dominik; Bandyopadhyay, Bidisha
En los centros galácticos activos (AGNs) podemos encontrar una diversidad de fenómenos físicos que emiten radiación electromagnética de formas muy distintas, las cuales son observables y diferenciales en distribuciones espectrales de energía (SEDs). Este trabajo se enfoca en modelar SEDs y estudiar sus formas, ocupando el código GRTRANS el cual utiliza una técnica de trazado de rayos para obtener intensidades mediante la ecuación de transferencia radiativa. En esta investigación se ocuparon los modelos esquemáticos HARM con un disco de acreción toroidal y rHARM3D con un disco de acreción semi-delgado. La radiación que se estudia es de sincrotrón térmica y no térmica variando componentes del AGN tales como la masa del agujero negro (M•), la razón de Eddington (λedd), la razón de temperaturas ion-electrón (Ti/Te), el exponente de la ley de potencia no térmica (P) y el ángulo de observación (α) que hay entre el observador y el eje perpendicular al plano del disco, con la finalidad de comprender como estos parámetros afectan la SED. También se estudian los mapas de luminosidad para cada uno de estas componentes a 22[GHz], 86[GHz], 230[GHz] y 345[GHz] para observar si existen dependencias en la frecuencia. Por último, se simula Sgr A* y se encuentra la distribución espectral de energía que mejor se ajuste a los datos. Esto se realizó encontrando la SED que tuviera una luminosidad bolométrica entre Lbol = (6,8−9,2)×1035[erg/s] para un estado quiesent” de Sgr A*. Como resultado encontramos que la razón de Eddington λedd = 1,5 × 10−9, la razón de temperatura ion-electrón Ti/Te = 3 y el índice de potencia P = 3,2 son los mejores valores para representar la SED de Sagitario A* considerando solo radiación de sincrotrón térmica y no térmica con un ángulo entre 20◦ y 40◦.
Relación entre comportamiento sismogénico del megathrust y parámetros de subducción: análisis estadístico global mediante inteligencia artificial.
(Universidad de Concepción, 2024) Crisosto Urrutia, Antonio Lucas; Tassara Oddo, Andrés
En este estudio investigamos la relación entre el comportamiento sismogénico de megathrusts globales y diferentes parámetros de subducción. Realizamos un enfoque paramétrico implementando tres algoritmos de Machine Learning (ML) basados en árboles de decisión (XGBoost, GradientBoosting y CatBoost) para predecir el b-value de la relación frecuencia-magnitud de la sismicidad como una combinación no lineal de variables de subducción (edad y rugosidad de la placa subductante, ángulo de buzamiento de la subducción, velocidad y azimut de la convergencia, distancia a la dorsal y límite de placa más cercanos). Utilizando SHAP values para interpretar los resultados de ML, observamos que la edad de la placa y el ángulo de subducción poco profundo son las variables más influyentes. Los resultados sugieren que las placas más antiguas y con buzamientos menos profundos contribuyen a bajos b-values, lo que indica un mayor stress en el megathrust. Este patrón se atribuye a la mayor rigidez de las placas más antiguas, que aumentan la resistencia a la flexión y generan un ángulo de penetración poco profundo, aumentando el área de fricción entre placas e intensificando el estado de stress del megathrust. Estos resultados ofrecen nuevas perspectivas sobre la complejidad no lineal del comportamiento sísmico a escala global.
Dense gas kinematics in the massive G351.77 protocluster ALMA-IMF Large Program observations of N2H+.
(Universidad de Concepción, 2024) Sandoval Garrido, Nicolás Antonio; Stutz, Amelia Marie
El ALMA-IMF Large Program observó 15 protocúmulos masivos en la Bandas 3 y 6, capturando multiples lineas y emisiones de continuo. Aquí estudiamos el protocumulo filamentoso masivo G351.77, ubicado a una distancia de 2 kpc. Trazamos la emisión del gas denso y la cinemática a través de la línea N2H+ (1-0) de 3 mm. Para recuperar la emisión, combinamos y reducimos los arreglos de 12m y 7m para luego fusionarlos con los datos de Total Power, obteniendo una imagen que captura la emisión de N2H+ sobre el protocúmulo a una resolución de 4 kUA. Modelamos el perfil de línea hiperfina de N2H+ con PySpecKit con dos componentes de velocidad, obteniendo el excitation temperature (Tex), optical depth ( ), centroid velocity (v), y line width ( (V )) para cada componente. En combinación con el optical depth y un mapa de columna de densidad de H2 derivado de los datos de 1.3 mm, medimos la abundancia relativa de N2H+ (1.66 ± 0.46) × 10−10. Estimamos una masa total de H2 1660 ± 458 M derivado de la emisión de N2H+ en el protocúmulo. Examinando los diagramas de posición-velocidad a pequeñas escalas, observamos claras señales de inflow asociados a los cores de la banda de 1.3 mm. En algunos casos, señales similares fueron observadas sin cores detectados, sugiriendo la existencia de cores por debajo del límite de detección de la banda de 1.3 mm. La señal más prominente, con forma de "V" (V-shape), tiene un promedio de mass inflow rate 4.08 × 10−4 M /yr y un promedio en timescale 20.92 kyr. Nuestro analisís revela que multiples componentes de velocidad impregnan el protocúmulo, lo que indica una compleja cinemática en el gas denso. El diagrama de posición-velocidad a grandes escalas muestra que el filamento que hospeda al protocúmulo es separado en 2 estructuras de velocidad, las cuales parecen estar rotando entre si, mientras fluyen hacia regiones más densas de N2H+. Además, sus timescales de acumulación de masa alcanzan 20 kyr.

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