Creación de catálogos de galaxias simuladas para grandes relevamientos extragalácticos

Los grandes relevamientos extragalácticos han sido una pieza fundamental en nuestra comprensión de la cosmología y la formación de galaxias en las últimas décadas. Actualmente, con el advenimiento de proyectos revolucionarios del conocimiento como Euclid y el Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos (LSST), las simulaciones cosmológicas ocupan un rol fundamental tanto en el diseño de estos relevamientos como en la interpretación de los datos que serán recolectados. Estas simulaciones son requeridas para establecer las predicciones teóricas, para generar catálogos que permitan cuantificar efectos observacionales sistemáticos y de selección, para realizar análisis de datos y para optimizar las estrategias de observación. Entre los tipos de simulaciones utilizadas para comprender la evolución de las galaxias, los modelos semianalíticos de formación y evolución de galaxias adquieren una importancia estratégica dada su ventaja en tiempo de cálculo y predictibilidad teórica. En esta Tesis nos enfocamos en el código semianalítico SAG, el cual hemos modificado y adaptado para poder permitir generar catálogos de galaxias de amplia envergadura, así como también hemos estudiado y mejorado aspectos particulares del modelo físico que nos permiten obtener poblaciones de galaxias con propiedades más consistentes con las observadas. Específicamente, hemos introducido cambios técnicos globales en el código que incluyen: una adaptación a nuevos tipos de simulaciones con formato estándar, estrategias de optimización, rendimiento y paralelización para analizar grandes entradas de datos en supercomputadoras. Detallamos comparaciones entre las diferentes versiones del modelo, así como análisis del algoritmo del mismo y estadísticas de rendimiento. También nos hemos enfocado en algunos tratamientos evolutivos aplicados a las galaxias satélites. Analizamos el método de integración de órbitas de las galaxias satélites huérfanas mediante el ajuste de la tasa de fusiones de la población de galaxias, implementamos correcciones para considerar la periodicidad de las simulaciones en esta integración, y desarrollamos un ajuste empírico para modelar la pérdida de material de las galaxias satélites debido a la presión de barrido ejercida por el medio. Finalmente, utilizamos todos los cambios y mejoras anteriores para crear un catálogo de galaxias de gran envergadura aplicando el código SAG sobre la simulación pública MDPL2 del grupo MultiDark, en contexto de un proyecto de colaboración. Este catálogo será publicado mediante una base de datos abierta en línea. Detallamos todo el análisis necesario realizado para construir este catálogo, así como los resultados intermedios y las estadísticas generales de cálculo. Incluimos también análisis de los modelos utilizados en cada etapa de la construcción del catálogo final. El catálogo resultante consiste en una población de galaxias simuladas cuyas propiedades cumplen una serie de restricciones fundamentales basadas en observaciones de relevamientos extragalácticos y muestra predicciones consistentes. Esta muestra se compone de aproximadamente 194 millones de galaxias a z=0, y considera un total de 125 instantáneas en su historia evolutiva.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Lentes gravitacionales en el fondo cósmico de microondas: caracterización de halos de materia oscura y alineación con la distribución de masa en gran escala

Tesis (Lic. en Física)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2022.Fil: Toscano, Facundo Nicolás. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.Se estudiaron las anisotropías relacionadas a los efectos de lentes gravitacionales débiles, mediante la correlación de los cúmulos de galaxias presentes en el Universo actual con la información procedente del mapa de Radiación del Fondo Cósmico de Microondas. Se hizo uso del catálogo redMaPPer y del potencial de lentes gravitacionales proveniente de la colaboración Planck, que permiten reconstruir el mapa de convergencia κ. Estos datos fueron interpretados y procesados en el marco del sistema HEALPix y, utilizando como herramienta el cómputo de perfiles radiales medios del parámetro de convergencia κ a partir de la técnica de apilamiento, se buscó estudiar la influencia de las lentes sobre el Fondo de Radiación de Microondas. Además, se alinearon los cúmulos según sus galaxias miembro y se estudió la dependencia del parámetro de convergencia κ respecto a la orientación de los perfiles. Se encontró un significativo exceso en los valores de convergencia alrededor de los cúmulos, que al momento de alinear presentaron diferencias notables entre los perfiles orientados paralela y perpendicularmente. A partir de un modelo de densidad superficial de masa anisotrópico en el modelo ΛCDM se observó un razonable acuerdo con los resultados obtenidos en el trabajo, permitiendo estimar la masa y elipticidades medias de la muestra de cúmulos.Fil: Toscano, Facundo Nicolás. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina

Observación y análisis de sistemas astrofísicos usando fenómenos de lentes gravitacionales

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2017.Presentamos el desarrollo de un código destinado al análisis de imágenes fotométricas para la determinación de masas de sistemas de galaxias, mediante el fenómeno de lente débil. Luego de ser testeado en una serie de imágenes simuladas, analizamos una muestra de cúmulos de galaxias de baja luminosidad en rayos-X. Obtuvimos una buena correlación entre las masas de lentes estimadas y las luminosidades de rayos-X, la cual se corresponde con otras determinaciones de esta relación. Para aquellos sistemas con mayor relación señal-ruido, estimamos la distribución de densidad identificándose un candidato a cúmulo en interacción. Además, analizamos una extensa muestra de grupos y cúmulos de galaxias utilizando técnicas de apilamiento, para la cual se estudio la relación masa-riqueza y se vinculó con la distribución de ocupación de halos. Finalmente, presentamos resultados preliminares sobre el análisis de un cúmulo de galaxias recientemente clasificado como candidato a sistema en interacción.We present the developenent of a pipeline for the lensing analysis of ground-based images to obtain the masses of galaxy systems. After it was tested in simulated data we analized a sample low X-ray luminosity galaxy clusters. The correlation between our weak lensing mass determinations and the X-ray luminosities is suitably fitted by other estimations of the mass-luminosity relations. For the systems with larger signal-to-noise ratio, we derive the density distribution, from which we detect a possible merging system. Also, we analyzed a large sample of groups and clusters of galaxies using stacking techniques. For this sample we derive the mass-richness relation and we compare it with the halo occupation distribution. Finally, we present preliminary results of the analysis of a galaxy cluster recently classified as a possible interacting system

Cinemática y Dinámica de Galaxias Espirales /

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2010.Esta tesis estudia la relación entre la cinemática y el brillo superficial en una muestra de galaxias espirales, poniendo especial atención en las incertezas involucradas para poder interpretar las observaciones en términos de masas y de luminosidades. El Cociente Masa-Luminosidad representa el factor observable más importante para poder entender el origen de la estrecha relación que existe entre el subsistema dominante de materia oscura y la cantidad de estrellas que se formaron dentro del mismo. Por lo tanto, las distribuciones de masa en todas sus formas resultan cruciales para poder confrontar los modelos de formación y evolución de las galaxias.María Paz Agüero.Fil: Agüero, María Paz.Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina

Cosmología y astrofísica de teorías escalares tensoriales de gravitación

Esta tesis es el resultado de poco más de tres años de investigación, desarrollada en el Departamento de Física de la Universidad Nacional de La Plata y, en un periodo de cinco meses, en el Astronomy Centre de la Universidad de Sussex en el Reino Unido. El tema de la misma es la influencia de la teoría de la gravitación en modelos cosmológicos y objetos astrofísicos, con particular atención a las teorías escalares tensoriales. Estas teorías, véase la Introducción, son la alternativa más seria al modelo standard y constituyen formas viables para describir los fenómenos gravitatorios. Hemos intentado escribir esta tesis en forma autocontenida. Esto significa que, aunque se suponen conocidos algunos conceptos y prácticas operativas de la Relatividad General y también algunos aspectos observacionales, en cada capítulo introducimos los elementos fundamentales para que puedan seguirse, tanto las ideas como los cálculos, en forma efectiva. Las nociones de base de las teorías escalares tensoriales se discuten en una introducción general (Capítulo 1) que da cuenta de las herramientas que se usarán a lo largo de la tesis. Todos los capítulos tienen además una introducción al tema particular que pone en evidencia el status actual de las investigaciones y da un marco de referencia para analizar los resultados originales. También en cada capítulo se dan las conclusiones a las que el estudio conduce. Es por esto que, a modo de síntesis, la tesis cuenta con un breve Epilogo y no con un capítulo general de conclusiones.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP).Facultad de Ciencias Exacta

Algoritmo paralelo para la detección y caracterización de halos de materia oscura en simulaciones cosmológicas

Es un hecho bien conocido que la materia oscura representa la mayor parte del contenido material del universo y por ello las simulaciones cosmológicas que estudian la dinámica en volumenes considerables de espacio no necesitan incluir la componente bariónica.Palabras clave: Programación paralela usando paso de mensajes. Simulaciones Cosmológicas, Modelo ACDM, Recetas  semianalíticas

Portabilidad de aplicaciones en Astrofísica a la infraestructura de computación Grid

Tesis Univ. Granada. Programa Oficial de Posgrado en Ingeniería de Computadores y Redes (P38.56.1).Es bien conocida la importancia de la computación en la resolución de problemas, como simulaciones (de modelos físicos, de entornos, estadísticas, etc), el procesamiento de imágenes, la compresión de información, el almacenamiento, el análisis de datos, etc. Esto es incluso más evidente en ciencia. La necesidad de altas prestaciones de computación y almacenamiento de datos en la comunidad científica ha promovido la búsqueda de nuevas soluciones computacionales. Por ejemplo, la biología [CAR14] o la física de altas energías [DAG12] son dos disciplinas científicas donde la computación de alto rendimiento es cada vez más necesaria. Este trabajo se enmarca en el campo de la Astrofísica, donde el crecimiento exponencial de datos observacionales hacen de la computación distribuida prácticamente un requerimiento para la óptima interpretación de dichos datos en tiempos razonables. En concreto, esta tesis cubre diversos campos de la Astronomía, desde la física estelar [GAR13] y planetaria [DAB14] hasta análisis de galaxias [PER13]. Esta tesis se centra en el uso de infraestructuras distribuidas para coordinar recursos que no puedan manejarse mediante un control centralizado [FOS02]. Concretamente, aquí trabajamos con la infraestructura Grid, que no sólo aporta mayores recursos computacionales y de almacenamiento, sino también disponibilidad y fiabilidad en archivos críticos. Objetivos El objetivo principal de esta tesis doctoral es el desarrollo de una metodología que permita el uso eficiente de plataformas distribuidas en en diversas disciplinas astrofísicas. Esta eficiencia se busca mediante la optimización de los tres pasos que constituyen la portabilidad de una aplicación a una infraestructura de computación distribuida: ¿ El análisis de idoneidad de la infraestructura de computación distribuida. ¿ La paralelización del problema. ¿ La gestión de la ejecución en una plataforma distribuida de computación. Desarrollo de una herramienta robusta de gestión de la computación en plataformas distribuidas, versátil y modular que garantice no sólo la portabilidad de aplicaciones (en este caso astrofísicas) sino su manejo por usuarios no expertos, así como su integración en paquetes de software científico. Por último, el análisis de rendimiento de la metodología aplicada a casos científicos concretos. Conclusiones 1. Hemos desarrollado una metodología basada en la optimización de los elementos de portabilidad de herramientas a entornos de computación distribuidos, incluido la gestión de la computación. La búsqueda de una metodología ya desarrollada que proporcionara las tres optimizaciones descritas como objetivo de esta tesis fue infructuosa, haciéndose necesario realizar una metodología novedosa, coherente y autoconsistente y focalizada en el ámbito de aplicaciones científicas. 2. Hemos desarrollado un paquete de herramientas para el uso de Grid, llamado GSG, ampliando la usabilidad, la monitorización, la información acerca del estado, la seguridad, la optimización en la distribución de tareas, y el envío de trabajos frente al uso del middleware estándar de Grid. 3. Gracias a GSG, hemos minimizado el tiempo de gestión en entornos distribuidos, tanto de computadora como de usuario. Desarrollamos GSG con una estructura modular preparada para su integración en aplicaciones. Al implementar este desarrollo, los usuarios científicos se han beneficiado al aumentar la usabilidad del entorno Grid, viéndose incrementada la productividad científica.4. Hemos aplicado la metodología a una muestra de aplicaciones astrofísicas para las que el uso de plataformas distribuidas es imprescindible. Éstas cubren una tipología de requerimientos computacionales y de almacenamiento muy diversa y complementaria, lo que nos ha permitido evaluar mejor la eficiencia del método. 5. Para cada una de las aplicaciones adaptadas a Grid, hemos generado una solución específica que ha permitido reducir significativamente el tiempo de computación y aumentar la capacidad de almacenamiento en todos los casos estudiados, llegando a multiplicar los recursos disponibles. Todos los estudios científicos descritos en esta memoria no se hubieran podido realizar sin la aplicación de esta metodología debido a los altos requerimientos computacionales. 6. Se ha realizado diversos análisis comparativos entre un servidor dedicado no distribuido frente a una estructura distribuida Grid durante la ejecución de aplicaciones con diferentes necesidades computacionales y de almacenamiento. La aplicación de una metodología coherente y autoconsistente optimiza al máximo el uso de entornos distribuidos, acercándose en todos los casos analizados a la cota de máxima de mejora impuesta por la infraestructura utilizada. 7. Hemos desarrollado un servidor de aplicaciones astrosismológicas, que denominados ATILA, para el tratamiento y la ejecución de este tipo de aplicaciones. Este servidor incorpora funciones como la utilización de modelos de ejecución de flujos de datos, la generación de perfiles físicos, la generación de modelos astrosismológicos, la clasificación de los datos o el uso de múltiples infraestructuras distribuidas. Además, hemos integrado el paquete de herramientas GSG en servidor de aplicaciones ATILA, lo que permite usar automáticamente de las funcionalidades de GSG en el entorno ATILA. 8. Como consecuencia de este desarrollo, se ha mejorado la usabilidad y el tiempo de ejecución del servidor de aplicaciones ATILA al integrar el sistema GSG. Para llegar a esta conclusión se han realizado experimentos comparativos de ATILA con GSG integrado, frente al uso independiente de ATILA y GSG. Bibliografía [CAR14] Carapito C. et Al. ¿MSDA, a proteomics software suite for in-depth Mass Spectrometry Data Analysis using grid computing¿ Proteomics. 14(9):1014-9. doi: 10.1002/pmic.201300415. 2014. [DAB14] Dabrowska, D.D., Rodón, J.R. et al. ¿Scattering matrices of Martian dust analogs at 488 nm 647 nm.¿ A&A, 2014. [DAG12] Dagmar Adamová, Pablo Saiz ¿Grid Computing in High Energy Physics Experiments¿ INTECH Open Access Publisher, 2012 [FOS02] Foster, I. ¿The Grid: A new infrastructure for 21st century science¿. PHYSICS TODAY. Vol.55 Issue: 2 pp. 42-47. 2002 [GAR13] García Hernández, A. Rodón, JR et al. ¿An in-depth study of HD 174966 with CoRoT photometry and HARPS spectroscopy. Large separation as a new observable for stars¿. Astronomy & Astrophysics, Vol. 559 pp. 2013 [PER13] Perez, E. Rodón, JR. et al. ¿The Evolution of Galaxies Resolved in Space and Time: A View of Inside-out Growth from the CALIFA Survey¿. Astrophysical Journal Letters. Vol: 764 Iss.1 Article Number: L1 2013.N

Memorias del Congreso Latinoamericano de Computación de Alto Rendimiento (CLCAR)

Ponencias Orales Algoritmo paralelo para la detección y caracterización de halos de materia oscura en simulaciones cosmológicas. Parallel algorithm for the detection of dark matter halos and computation of their properties in cosmological simulations. Vera, Carlos A.; Zuluaga Callejas, Jorge I. y Muñoz, Juan C. Bio-FPGA: una plataforma computacional masivamente paralela y fuertemente bioinspirada implementada en hardware reconfigurable.Bio-FPGA: a massively parallel, strongly bioinspired platform implemented in reconfigurable hardware. Parra Plaza, Jaime Alberto CyberBridges: un modelo de colaboración integrando infraestructura avanzada de malla con ciencia e ingeniería. CyberBridges: a model collaboration integrating advanced grid infrastructure with science and engineering. Alvarez, Heidi L.; Chatfield, David; Cox, Donald A.; Crumpler, Eric; D’Cunha, Cassian; Gutierrez, Ronald; Ibarra, Julio; Johnson, Eric; Kumar, Kuldeep; Milledge, Tom; Narasimhan, Giri; Sadjadi, S. Masoud y Zhang, Chi Computación en malla aplicada a la generación de rutas de trasporte escolar. Grid computing applied to scholar routing generation. Díaz Rivera, Julián Orlando y Bravo Córdoba, Germán Enrique Experiencias al implementar un display distribuido para el servidor X window.Experiences at the implementation of a distributed display for the Xwindow server. Rodríguez, Ana Isabel; Verduzco, Jesús Alberto; Farias, Nicandro; García Bellido, Juan y García, Noel Generación de números pseudo-aleatorios con autómatas celulares unidimensionales de radio 2. Random number generation with one-dimensional r=2, k=2 cellular automata. Castillo Izquierdo, Nelson Enrique Implementación out-of-core para producto matriz-vector y transpuesta de matrices dispersas. Out-of-core implementation for sparse operations: matrix-vector product and transposition. Castellanos, Jorge y Larrazábal, Germán Instalación y configuración de una sala cluster como una solución de bajo costo para el acceso a tecnología de computación distribuida en Latinoamérica. Installation and configuration of a cluster-room as a low cost solution for the access to distributed computing technologies in Latin America. Zuluaga Callejas, Jorge I. y Ospina Sanjuan, Alvaro E. Integración de interfaces web con el portal grid GENIUS. Web interface integration with the GENIUS grid portal. Oldenhof, M. y Mendoza, Claudio MAGOS: simplificación del desarrollo de aplicaciones.Datagrid MAGOS: simplifying datagrid application development. Jiménez Guarín, Claudia L.; Cañón Vargas, Marcela; Cardona Marín, Juan D. y López Borja, Vladimir Paralelización de la factorización LU usando el lenguaje ZPL.Parallelization of the LU decomposition with the ZPL programming language. Castellanos, Jorge; Chacón Ramírez, José Luis y Rey, Demetrio PASTEUR: un sistema para indexación y búsqueda de componentes de software.PASTEUR: an indexing and localization system for software components. Pomares Quimbaya, Alexandra y Morales Chavarro, Javier Mauricio Performance evaluation of meta-data transfer and storage in clusters. Hermann, Everton; Kassick, Rodrigo V.; Ávila, Rafael B.; Barrios Hernández, Carlos J.; Riveill, Michel; Denneulin, Yves y Navaux, Philippe O. A. Propuesta de caché semántico en un sistema de interrogación P2P.Semantic caching proposal in a P2P querying system. Prada Rojas, Carlos Hernan y Villamil, María del Pilar Query and data caching in grid middleware. D’Orazio, Laurent; Labbé, Cyril y Roncancio, Claudia Rendimiento de estrategias de calendarización considerando fluctuación de tiempo de ejecucion de tareas en un Grid computacional. Performance of scheduling strategies by considering fluctuation of tasks execution time in a computational Grid. Rodríguez, Ana Isabel; Ramírez, Juan Manuel; Tchernykh, Andrei y Verduzco, Jesús Alberto The CGIAR global cluster grid of HPCs for bioinformatics. Collins, Anthony Una infraestructura genérica para computación distribuida en la web. A generic infrastructure forWeb computing. Carrera, Enrique V.; Bustamante, Pablo y Pasmay, Fausto Usando herramientas del sistema de colas para acelerar y hacer escalables nuestras rutinas seriales: aplicaciones a colisiones atómicas.Using queue tools to speed-up and scale our serial routines:applications to atomic collisions. Ciappina, Marcelo Fabián Uso de tecnología grid en algoritmos de optimización evolutiva. Grid-enabled evolutive optimization framework. Guardo, Elisa; Castro, Harold; Bravo, Germán y Medaglia, Andrés L. ZeBrA-Core: una Herramienta para la generación de imágenes fotorrealistas usando POV-Ray en ambientes de computación distribuida. ZeBrA-Core: a computer tool to render photorrealistic images using POV-Ray in distributed computing environments. Salazar Bedoya, Diego A.; Escobar Cadavid, Carolina y Zuluaga Callejas, Jorge I. Conferences Aplicaciones climáticas en Grid: proyecto EELA.Climate applications on Grid: EELA project. Richard, Miguel; Abarca, Rodrigo; Gutiérrez, José Manuel; Carrillo, Mauricio; Baeza, Claudio; Cofiño, Antonio y Fernandez, Valvanuz Applications and cyberinfrastructure research.Aplicaciones y investigación de cyberinfrastructure. Katz, Daniel S. Campus-Grid uniandes. Castro, Harold y Pérez, Danilo Clúster de cómputo "enchufar y listo"."Plug-and-play" cluster computing. Dauger, Dean E. y Decyk, Viktor K. De bases de datos a espacios de datos: la nueva realidad de la e-ciencia.From databases to dataspaces: the new e-science reality. Mendoza, Claudio E-investigación: una nueva manera de producir conocimiento. Núñez, Luis El Grid académico venezolano. The Venezuelan Academic Grid. Hoeger, Herbert Fuerza de trabajo iniciativa de Grid nacional - Grid Colombia.Task force national Grid iniciative NGI - Grid Colombia. Diaz, Cesar O. Grids computacionales. Computing Grids. Hamar, Vanessa Java for high performance and distributed computing. Baker, Mark A.; Shafi, Aamir y Grove, Matthew Métodos de la dinámica no lineal en la variabilidad del ritmo cardíaco de pacientes chagásicos.Methods from nonlinear dynamics in heart rate variability of chagasic patients. Guillén Rondón, Pablo Plataformas actuales para computación de alto rendimiento.Current platforms for high performance computing. Díaz, Gilberto Rocks and rolls: sistemas de computación de alto rendimiento de fácil despliegue.Rocks and Rolls: easily deployable HPC systems for everyone. Zuluaga Callejas, Jorge I. Sistemas de acceso a Grids. Grid access systems. Hernández, Emilio Sistemas de archivos para arquitecturas de gran escala. Denneulin, Yves Sobre la calendarización en la Grid. Pecero Sánchez, Johnatan E. Transferencia masiva e intensiva de datos en computación de alto rendimiento. Intensive and masive data transfer in high performance computing. Barrios Hernández, Carlos JaimeNivel monográfic