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Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Concepción

Astrónomos precisan factor clave para determinar expansión del Universo

 

En la investigación, aceptada y próxima a aparecer en la revista The Astrophysical Journal, participó el astrónomo de la Universidad de Concepción e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines CATA, Wolfgang Gieren.

Establecer una escala precisa que permita medir distancias en el Universo es uno de los grandes desafíos que han tenido los científicos hasta ahora. Un método que ha tenido exitosos resultados es el que combina supernovas con las estrellas pulsantes cefeidas, el que además permite determinar con precisión la constante de Hubble, que mide la expansión del Universo.

Sin embargo, a pesar de su éxito, el método supernovas-cefeidas ha tenido una piedra de tope, que corresponde a cómo influyen en las mediciones la relación de las luminosidades de las estrellas cefeidas con su composición química, es decir, su metalicidad. Asimismo, también está el problema de que el valor de la constante de Hubble, obtenido por este método, parece tener una diferencia significativa con el valor determinado por el estudio del satélite Planck actualmente en funcionamiento, el cual mide las fluctuaciones del fondo cósmico de microondas, el vestigio más lejano que conocemos de la explosión del Big Bang.

Por todo ello entonces, según Wolfgang Gieren, académico del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción e investigador asociado del Instituto Milenio de Astrofísica y del Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnología Afines (CATA), se requiere que se establezca una máxima precisión en el método que utiliza las estrellas cefeidas, considerando la dependencia a la metalicidad que tienen. Con ello se podrá dilucidar si la constante de Hubble es certera, y si estas diferencias con las mediciones de la sonda Planck tienen este u otro origen.

Aunque investigaciones anteriores aún no han sido claras para precisar este punto, un reciente estudio del investigador, junto con su equipo formado por los astrónomos Piotr Wielgorski, Grzegorz Pietrzynski y Dariusz Graczyk del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción, ha cambiado la situación. El informe destaca que la investigación demuestra en forma muy clara y precisa que ésta dependencia entre las luminosidades de las cefeidas y su metalicidad es muy cercana a cero, es decir, no es relevante para la medición de las distancias del Universo ni para determinar la constante de Hubble. Por lo tanto, al medir la distancia de una galaxia lejana con el método que utiliza las cefeidas, este siempre arrojará resultados muy exactos, independiente de la metalicidad de las cefeidas en tal galaxia lejana que usualmente es desconocida.

“Nuestra reportada determinación del efecto de metalicidad es muy precisa (3%), unas 10 veces más precisa que otros trabajos en la literatura, y representa un gran paso hacia la meta de medir la constante de Hubble a partir del método cefeidas – supernovas con una precisión lo suficientemente alta para entender si la discrepancia con el valor obtenido por la misión Planck es real o no. De ser real, esto podría tener consecuencias para nuestros actuales modelos cosmológicos”, señala el autor de la investigación.

Las Nubes de Magallanes

El estudio será publicado en la revista The Astrophysical Journal, en él se utilizaron las abundantes poblaciones de estrellas cefeidas de las dos Nubes de Magallanes para las cuales las relaciones de su periodo de pulsación con su “magnitud aparente” son bien conocidas. “Las metalicidades de las cefeidas en las dos Nubes de Magallanes se conocen con mucha precisión y son lo suficientemente diferentes para testear el efecto que esta diferencia en metalicidad tiene sobre la relación entre los períodos de pulsación y la luminosidad que cumplen las Cefeidas, y que es el instrumento que usamos para medir sus distancias”, explica Gieren.

Las cefeidas utilizadas en el estudio fueron catalogadas por el proyecto OGLE en Chile que los observó en la luz visible, y por la Infrared Survey Facility (IRSF), proyecto japonés llevado a cabo en Sudáfrica que observó las mismas Cefeidas en luz infrarroja. El equipo del investigador del MAS está colaborando estrechamente con investigadores de ambos proyectos.

“Comparando las distancias de las dos Nubes de Magallanes derivadas a partir de sus respectivas cefeidas en diferentes bandas fotométricas, con aquellas derivadas con una gran precisión a partir de estrellas binarias eclipsantes en ambas Nubes que estudiamos previamente en 2013 y 2014, hemos podido establecer que las luminosidades, o magnitudes absolutas de las Cefeidas tienen una dependencia de sus metalicidades que es compatible con cero, particularmente en el rango fotométrico del infrarrojo cercano en el cual las mediciones de las distancias a galaxias con Cefeidas entregan la mayor precisión”, destaca Wolfgang, y agrega que “este resultado nos acerca a la gran meta de medir la constante de Hubble con una precisión del 1%, un sueño que los astrónomos tienen desde casi un siglo cuando Edwin Hubble descubrió la expansión del Universo”.

Un resultado que posiblemente también impone un nuevo desafío para los especialistas, pues implica que puede ser necesario revisar algunos aspectos de los modelos cosmológicos utilizados por el grupo científico de la misión Planck en su cálculo del valor de la constante de Hubble.

La investigación ya se encuentra disponible en Arvix, para verlo revise la siguiente dirección web https://arxiv.org/pdf/1705.10855.pdf

Wolfgang Gieren, astrónomo de la Universidad de Concepción e investigador del Centro de Astrofísica, CATA.

Relaciones periodo-luminosidad de las Cefeidas en la Gran Nube de Magallanes, en diferentes bandas fotométricas en el rango óptico e infrarrojo.

Fuente Imagen: Nube Grande de Magallanes y texto: Núcleo de Astrofísica MAS

Jueves, 15 Junio 2017

 

Segunda edición de Tetraktys

 

Festival de Matemática

Segunda edición de Tetraktys

Con la participación de 200 niños se desarrolló la segunda edición del Festival de Matemática Tetraktys. La actividad, organizada por la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, y que contó con la colaboración de las carreras de Licenciatura en Matemática, Ingeniería Civil Matemática e Ingeniería Estadística de la Universidad de Concepción, reunió a 17 colegios de la Región del Biobío.

Quien valoró la realización de Tetraktys en su segunda edición, fue Mónica Selva, jefa de carrera de Ingeniería Civil Matemática. “Gracias a la experiencia del año pasado esta versión estuvo mejor organizada, y si bien se inscribió una cantidad similar de niños en relación al primer festival, espero que sigan participando en este tipo de actividades y se sigan interesando en la matemática”, comentó.

Por su parte, el decano de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Roberto Riquelme, valoró la concurrencia y entusiasmo de los colegios inscritos. “Estamos muy contentos de la respuesta de los colegios y de los alumnos, de la buena organización en esta segunda edición y del nivel de los participantes. Nos encanta tener nuestra facultad con tantos jóvenes participando y que ellos se acerquen a la matemática”, indicó.

Tres equipos obtuvieron medalla de oro en la segunda versión de Tetraktys, uno de ellos fue el grupo formado por Francisca Oñate, Juan Ignacio Constenla y Pablo Reyes, del Colegio Concepción Chillán, recinto que nuevamente destacó en el festival. “Este año estuvo más difícil, habían más preguntas y estábamos un poco tensos. Es emocionante ver a tanta gente participar y estamos algo impactados, de verdad no pensamos que podríamos ser de los mejores”, señalaron entre risas.

Con la realización de la segunda versión de Tetraktys, la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas marca un hito y espera acercar sus áreas de trabajo y conocimiento a más jóvenes y niños. “Agradecemos a todos los jóvenes que fueron parte de este festival y esperamos volver a recibirlos pronto. De nuestra Facultad están saliendo tremendos profesionales y las puertas están abiertas para todos quienes se interesan por la matemática”, destacó Roberto Riquelme, decano de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas.

En esta segunda versión contamos con el apoyo de Rendibú, una empresa local que respaldo la iniciativa participando con su servicio. “Ver el apoyo de empresas locales a iniciativas como el Festival de Matemáticas Tetraktys nos llena de orgullo, y nos valida como iniciativa. Además genera lazos importantes porque la idea es cooperarnos y apoyarnos, en futuras instancias” comenta Valeria Vásquez encargada de Comunicaciones de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas.

Los equipos que obtuvieron medalla de oro en la segunda edición de Tetraktys fueron; el equipo 21 del Deutsche Schule Concepción, el equipo 38 del Instituto Santa María de San Carlos y el equipo 54 del Colegio Concepción de Chillán. Mientras. La presea de plata fue conseguida por el equipo 43 del Liceo Bicentenario de Excelencia Polivalente San Nicolás, el equipo 49 del Centro Educacional Evangélico de Hualpencillo y los equipos 53 y 57 del Colegio Concepción de Chillán.

Y por último, quienes alcanzaron la medalla de bronce fueron: el equipo 16 del Colegio Fraternidad, el equipo 20 del Thomas Jefferson School, el equipo 39 del Charles de Gaulle y los equipos 55 y 56 del Colegio Concepción de Chillán.

Martes, 13 Junio 2017

   

Inicio de la Semana de la Estadística 2017

 

“Descubriendo tu futuro”

El pasado 5 de junio se dio inicio a la Semana de la Estadística, encuentro que durante cinco días se desarrolla en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Concepción. La primera actividad contó con la bienvenida del director del Departamento de Estadística, Jorge Figueroa, y el jefe de carrera de Ingeniería en Estadística, Guillermo Ferreira, “es importante este tipo de iniciativas para que los alumnos compartan con sus profesores y conozcan el área en que se especializan cada uno de ellos”.

La instancia también tuvo espacio para que Esteban Martínez, jefe de Procesos Químicos de la empresa Oxiquim, relatara la experiencia que tuvo su compañía con la futura ingeniera estadística, Francisca Campos, alumna de la Universidad de Concepción que desempeñó su práctica profesional en este lugar. “Fue muy positivo, como nos aportó en nuestro trabajo y nos enseñó acerca de estadística. Logramos perfeccionar nuestros avances, que nos permitió mejorar nuestra toma de decisiones” aseguró Martínez.

De esta forma, y según destacó Ferreira, la Semana de la Estadística acerca el mundo laboral a los alumnos de pregrado de Ingeniería en Estadística. “También está el espacio para que los egresados y alumnos de pregrado, compartan con potenciales empleadores” afirmó el jefe de carrera.

“Es importante que los ingenieros estadísticos, se unan a las empresas para el análisis de datos, ya que hay bastante problemas que resolver y mientras más apoyo tengamos mejor. Por lo que las puertas de Oxiquim están abiertas para recibirlos” afirmó Esteban Martínez.

Las actividades de la Semana de la Estadística culminan este viernes 9 de junio con la presentación de ex alumnos.

Miércoles, 07 Junio 2017

   

Desvestimiento en el acto: Inusual caso de una galaxia elíptica

 

Fuentes: Sheen et al. (2017, ApJ, 840L, 7) - AAS NOVA - KASI

 

Como se muestra en el recuadro, las observaciones de esta galaxia elíptica en Abell 2670 revelan largas colas de gas ionizadas que emanan de la misma. ¿Qué causa la apariencia inusual de esta galaxia? (Adaptado de Sheen 2017). La zona central del cúmulo Abell 2670 se aprecia en la parte inferior de la imagen.

Créditos imagen: KASI.

En el cúmulo de galaxias Abell 2670 fue descubierta una galaxia elíptica con algunas características inesperadas. ¿Qué condiciones condujeron a la morfología inusual de esta galaxia?

Medusas inesperadas

A menudo vemos galaxias que han frenado su formación estelar o han sido remodeladas debido a su movimiento dentro de un cúmulo de galaxias, provenientes en varios casos de objetos clasificados de tipo "tardío", como la Vía Láctea. Tales galaxias ricas en gas son distorsionadas por la presión que ejerce el gas dentro del cúmulo sobre ellas, generando así largas colas de gas y estrellas, por lo que reciben el nombre de "galaxias medusas". Pero las galaxias elípticas, también llamadas de tipo "temprano", han consumido desde hace mucho tiempo la mayor parte de su gas, por lo que no sorprende que no se hayan visto galaxias elípticas con esta forma de medusa... hasta ahora.

Nuevas observaciones profundas de una galaxia elíptica en el cúmulo Abell 2670 han revelado algunas estructuras inesperadas para una galaxia de tipo temprano. Liderado por Yun-Kyeong Sheen, un equipo de investigadores condujo un estudio detallado de este objeto en base a observaciones ópticas y espectroscópicas, éstas últimas realizadas con el instrumento MUSE en Very Large Telescope de ESO en Chile.

Renacuajos en la vecindad

Estas observaciones muestran una serie de características, incluyendo una formación vigorosa de estrellas en el centro de la galaxia, colas largas de gas ionizado de 80 parsec de extensión, rasgos de halo perturbado y varias regiones formadoras de estrellas azules con morfología parecida a la de un renacuajo en la región circundante. Dichas regiones tienen colas estelares que apuntan en la dirección del movimiento de la galaxia (hacia el centro del cúmulo) y corrientes de gas ionizado que apuntan en la dirección opuesta.

Todas estas características son signos de que esta galaxia está siendo afectada por la presión del gas dentro del cúmulo al caer en el mismo. Las zonas de formación estelar, por ejemplo, exhiben un comportamiento clásico debido al efecto de dicha presión: a medida que una galaxia cae hacia el centro del cúmulo, un viento inducido por el movimiento de la galaxia en el medio circundante sopla y extrae gas ionizado y estrellas de ésta (que no responden tan fácilmente a la fuerza de dicho viento), quedando atrás en una corriente que apunta en la dirección opuesta al movimiento de la galaxia.

¿Gas de una fusión?

Pero si se trata de una galaxia elíptica, ¿de dónde proviene el gas para las colas y la formación de estrellas en el centro de esta galaxia? Para descartar lo obvio, los autores comprueban primero que esta galaxia es realmente una de tipo elíptica. El color de la galaxia (enrojecido), la morfología (elipsoidal y sin signos de un disco estelar) y las velocidades estelares internas (ningún indicio de rotación estelar) lo confirman.

Por lo tanto, los autores especulan que la galaxia recientemente sufrió una "fusión húmeda", es decir, una fusión con una galaxia compañera que era rica en gas. Gran parte de este gas fue llevado al centro de la galaxia elíptica en la fusión, y ahora es responsable de la formación de estrellas en esa zona.

Se espera poder sacar conclusiones más fuertes sobre esta inusual galaxia después de una investigación adicional sobre la cantidad de gas que contiene y la tasa de formación de estrellas de la galaxia. Mientras tanto, este descubrimiento nos deja con un intrigante rompecabezas.

Los campos de visión MUSE (1' × 1' por cada cuadro) se superponen en una imagen de pseudocolor de la galaxia elíptica en Abell 2670. Las regiones azules se encuentran en la dirección opuesta al centro del cúmulo de galaxias. [Sheen et al. 2017]

Los paneles a y b muestran observaciones ampliadas de algunas de las regiones formadoras de estrellas con morfología de tipo “renacuajo”. El panel c muestra una ilustración esquemática de cómo el desprendimiento, debido a la presión del gas dentro del cúmulo, causa esta forma. [Adaptado de Sheen et al. 2017]

Otro ejemplo de galaxia "medusa": la espiral barrada ESO 137-001 en el cúmulo de galaxias de Norma (Abell 3627), en la constelación del Triángulo Austral. Debido a su movimiento hacia el centro del cúmulo, ESO 137-001 presenta una cola de gas de 260 mil años luz de longitud y con evidencia de formación estelar en ella. El gas extraído de la galaxia por la interacción de la misma con el medio circundante le da el aspecto de una "medusa".

Miércoles, 31 Mayo 2017

   

Con éxito se desarrolló el “Seminario de Estadística”

 

El pasado 17 de mayo se llevó a cabo en el auditorio Alamiro Robledo el “Seminario de Estadística”, organizado por el Departamento de Estadística. La actividad contó con la destacada participación de Moreno Bevilacqua, docente del Departamento de Estadística de la Universidad de Valparaíso; Emilio Porcu, profesor del Departamento de Matemática de la UTFSM; y Leonardo Padilla, alumno del programa de Magíster del Departamento de Estadística UdeC.

Padilla expuso sobre la implementación de un método de estimación y predicción basado en el filtro de Kalman, presentación que simplificó de la siguiente manera: “Para la gente que no se maneja mucho en el tema, esto se puede asociar al modelamiento ambiental o atmosférico, también para analizar temperaturas y tiene harta relación con la minería y la hidrología. Generalmente la gente ve resultados pero no conoce cómo se llega a ellos, y para eso son importantes estos métodos”.

Moreno Bevilacqua, profesor italiano que lleva cinco años en el Departamento de Estadística de la Universidad de Valparaíso, también comentó su trabajo expuesto en el seminario. “Nosotros buscamos solucionar el problema de estimar a través de máxima de verosimilitud los parámetros de covarianza asociados a campo aleatorio. Por ejemplo, todos los datos ambientales se pueden considerar como campo aleatorio, si quiero estimarlo puedo hacerlo a través del método de máxima verosimilitud y, gracias a los resultados que mostramos hoy, podemos descubrir qué ocurre incluso cuando hay una muestra muy grande”.

La actividad fue valorada no sólo por los expositores, sino que también por alumnos que asistieron a la jornada. “Me parece súper buena idea, ya que traen expertos en áreas que nos entregan conocimiento adicional al que nos proporcionan acá. Si bien algunos de estos temas son densos igual es interesante que vengan y nos enseñen acerca de ellos y que asistan personas que son más avanzadas a aprender un poco más”, comentó Sergio Altamirano, estudiante de cuarto año de Ingeniería en Estadística, y agregó que “ojalá estas instancias se repitan, porque uno se interesa en estas temáticas y es una motivación extra para nosotros”.

Leonardo Padilla también destacó la realización del seminario: “Me parecen muy buenas estas iniciativas, porque además de fomentar la investigación dan a conocer un poco estas investigaciones que no son muy conocidas en la estadística. Y también es importante que hayan asistido hartos alumnos de pregrado, porque así se interesan en esas áreas”.

Lunes, 29 Mayo 2017

   

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