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TFG sobre la aplicación de técnicas de aprendizaje automático para la predicción de la temperatura de punto de rocío y su implementación de el Sistema de Control de Telescopios Nocturnos del Observatorio del Teide

Using CGMS deep integral field data we have discovered that the massive galaxy NGC 1277 has no dark matter. This is the first time that a galaxy as massive as the Milky Way or more is found to be dark matter deficient. This result is unexpected within the Lambda-CDM cosmological paradigm. We propose several alternatives to explain this intriguing observation but none is completely satisfactory, so the mystery about how to generate a galaxy without dark matter remains.

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The stellar mass – halo mass relationship is a fundamental scaling relationship connecting galaxies from dwarfs to giants to their dark matter halos. This relationship is currently key to our understanding of the complex interplay between the many modes of feedback (e.g., stellar winds, supernovae, AGN) and star formation in galaxies. However, recently a population of large half-light radius, low surface brightness ultra-diffuse galaxies (UDGs) have questioned our understanding of galaxy formation in the dwarf galaxy regime. UDGs have been found to reside in dark matter halos of widely varying mass. While many likely reside in "normal" dark matter halos for their stellar mass, some may exhibit an extreme lack of dark matter while yet others are extremely dark matter rich. In this talk, I give an overview of the current observational evidence for UDGs residing in massive dark matter halos. I place particular emphasis on my own Keck observations which have provided support for UDGs' unexpected stellar mass – halo mass positioning and that has revealed the internal structure of their halo (i.e., core vs cusp nature). I discuss how these observations currently inform proposed formation scenarios for UDGs and show an outstanding tension of my observations with simulations of galaxy formation. I conclude with a brief discussion of the important future goals of the field.

Interactions between galaxies often leave an imprint that is observable in the aftermath of the interaction, such as tidal features or perturbations in the stellar and gas kinematics of the galaxies. Sometimes these perturbations can be structures (i.e. gas or stars) that are strongly misaligned or even rotating in the opposite direction with respect to the main stellar body of the galaxy. It has been suggested by simulations that misalignment may drive galaxy gas all the way to the central supermassive back hole, one of the ingredients needed to fuel black hole activity. I will show observational evidence that galaxy interactions, such as major mergers, minor mergers or galaxy flybys, indeed provide the necessary conditions to fuel black hole activity and growth. I will present a method that uses kinematically misaligned gas to observationally identify galaxies that went through an interaction. With this method we have recently shown that galaxies that have misaligned gas have a higher observed fraction of active black holes. This is the first time that an observational connection is seen between the process of formation and/or presence of misaligned structures and the fuelling of active supermassive black holes. I will discuss the implications of this black hole fuelling mechanism for different galaxy types and their evolution.

We present the extended data release of the Calar Alto Legacy Integral Field Area (CALIFA) survey (eDR). It comprises science-grade quality data for 895 galaxies obtained with the PMAS/PPak instrument at the 3.5 m telescope at the Calar Alto Observatory along the last 12 years, using the V500 setup (3700-7500Å, 6Å/FWHM) and the CALIFA observing strategy. It includes galaxies of any morphological type, star-formation stage, a wide range of stellar masses ( ∼10^7-10^12 Msun), at an average redshift of  ∼0.015 (90\% within 0.005 < z <0.05). Primarily selected based on the projected size and apparent magnitude, we demonstrate that it can be volume corrected resulting in a statistically limited but representative sample of the population of galaxies in the nearby Universe. All the data were homogeneously re-reduced, introducing a set of modifications to the previous reduction. The most relevant is the development and implementation of a new cube-reconstruction algorithm that provides an (almost) seeing-limited spatial resolution (FWHM PSF  ∼1.0").  Furthermore we present the analysis performed using the pyPipe3D pipeline for these dataset. We include a description of (i) the analysis performed by the pipeline, (ii) the adopted datamodel for the derived spatially resolved properties and (iii) the catalog of integrated, characteristics and slope of the radial gradients for a set of observational and physical parameters derived for each galaxy. All these data has been distributed through the following webpage: http://ifs.astroscu.unam.mx/CALIFA_WEB/public_html/

One of the most active areas of research of the last decade is undoubtedly the study of the effects of baryons on the observed dynamics of galaxies. This particularly led to the establishment of some fundamental scaling relations, which characterise the dependence of the abundance of baryons on the properties of galaxies' dark matter haloes. Among these fundamental relations, the stellar–to-halo mass relation appears to be one of the most investigated.
In this talk, I will present the less commonly explored neutral hydrogen-to-halo mass relation constructed using high-quality extended HI rotation curves of isolated rotationally-supported disk galaxies, selected from the SPARC and LITTLE THINGS databases. I will discuss how we constrain the dark matter halo of these galaxies using a Navarro-Frenk-White cuspy density profile and a semi-analytic Dekel-Zhao density profile and how we investigate the scaling relations between baryons and halo parameters.

La Jornada de Software ha sido promovida por el departamento de Software del Instituto de Astrofísica de Canarias para dar a conocer los trabajos distintos grupos de desarrolladores y de esta forma crear sinergias que nos puedan ayudar a todos.

El programa de las jornadas ha sido:

A continuación se muestran los abstracts de las charlas impartidas:

Utilización de las APIs de Zemax desde python

Ponente: Miguel Angel Torres Gil, ingeniero de sistemas - NRT

En esta charla daremos una breve descripción de las APIs que podemos utilizar para interactuar con Zemax utilizando python, y cómo hemos utilizado estas APIs en el proyecto NRT. Comenzaremos por describir el uso de la API DDE con las versiones antiguas de Zemax, a través del módulo PyZDDE, donde principalmente lo aplicamos a la generación de modelos. A continuación describiremos el uso de la API ZOS con las versiones actuales de Zemax, y cómo lo utlizamos para modificar los elementos del modelo, ejecutar análisis y obtener métricas, así como ejecutar optimizaciones y simulaciones de montecarlo.

Procesado de imagen en el grupo de Tecnología Médica del IACTEC

Ponente: Natalia Arteaga Marrero, ingeniera Imagen Biomédica - Tecnología Médica

La termografía permite medir temperatura de forma no invasiva y con replicabilidad. Esta técnica es particularmente útil en sujetos diabéticos, pues permite establecer protocolos de monitorización para una detección temprana de trastornos asociados al pie diabético. Así se pretende limitar la incidencia de condiciones incapacitantes tales como la amputación.

Técnicamente, la utilización de la termografía en protocolos clínicos requiere la aplicación de un procesado de imagen específico que, en el caso de nuestro prototipo PINRELL, incluye registrado entre imagen visible e infrarroja y segmentado de áreas de interés. Asimismo, es necesaria la implementación de una metodología para monitorizar la evolución temporal de los patrones de temperatura específicos de un sujeto y clasificadores que nos permitan establecer si el sujeto es sano o patológico. En la charla se detallará el procesado de imagen y la metodología que permiten la realización de las tareas mencionadas.

Desarrollo de la aplicación para ensayo médico

Ponente: Rovabeh Salehiozoumchelouei, ingeniera de software - Tecnología Médica

Actualmente, trabajo en el proyecto de Tecnología Médica cuyo objetivo es diseñar y construir prototipos biomédicos capaces de detectar de manera temprana úlceras subcutáneas en el pie diabético, antes de que sean visibles al ojo humano. En mi rol como ingeniera informática del proyecto, me encuentro desarrollando una aplicación en lenguaje Python llamada Pinrell. Esta aplicación busca integrar diferentes tipos de cámaras visibles e infrarrojas, tanto de bajo costo como de altas prestaciones, para adquirir imágenes, guardarlas en una base de datos, aplicarles calibración temporal y espacial y, posteriormente, procesarlas mediante métodos de Machine Learning y Deep Learning. El objetivo de esta aplicación es analizar y hacer seguimiento de patrones anómalos de temperatura a nivel superficial, con la finalidad de detectar de manera temprana posibles lesiones y úlceras no visibles en el pie diabético. Cabe destacar que esta aplicación cuenta con una interfaz gráfica versátil para facilitar su uso por parte de los usuarios.

RTCS de GTCAO. Lazos de control de AO de GTCAO: arquitectura final y simuladores para desarrollo

Ponente: Jose Marco, ingeniero de software - Departamento de Software

El instrumento GTCAO (óptica adaptativa de GTC) provee las funcionalidades necesarias para la corrección de la turbulencia atmosférica en el frente de onda de entrada de GTC para su posterior entrega al instrumento científico (FRIDA o GRANCAIN). Dicha corrección se realiza usando técnicas de óptica adaptativa (AO). El RealTime Control System de GTCAO implementa los lazos de control de AO del instrumento. Estos lazos incluyen incluyen un lazo principal de AO de alta frecuencia, encargado del sensado del frente de onda y del comandado del espejo deformable; un lazo de descarga de tip-tilt en M2, de menor frecuencia; y un lazo de descarga en M1, de baja frecuencia. En esta charla se presentará la arquitectura general implementada para el RTCS; se expondrán las dificultades para el desarrollo cuando no se dispone del hardware implicado; y se presentarán de forma práctica los simuladores desarrollados para posibilitar dicho desarrollo.

DeSIRe: un código de inversión

Ponente: Esperanza Páez Maña, ingeniera de software - Departamento de Software

La charla daré primero una visión global del proyecto Sunrise. Luego trataré de la parte concreta en la que estoy trabajando ahora (pipeline de Sunrise). Y finalmente comentaré algunos problemas encontrados.

Enabling Global Solar Physics Research through Open Source Tool Development at IAC

Ponente: Andrés Asensio Ramos, investigador - IAC

In this contribution, we present a suite of open source tools for solar physics research that have been developed at the IAC. These tools are designed to enable researchers worldwide to analyze solar data more effectively and efficiently. We will showcase some of the most useful tools and highlight the lessons learned during their development and deployment. By sharing our experiences, we hope to inspire further development of open source tools and foster collaborations within the solar physics community.

El sistema de control de EST

Ponente: Jorge Quintero, ingeniero de software - EST

Actualmente nos encontramos en la fase del diseño preliminar del sistema de control del Telescopio Solar Europeo (EST). Durante esta fase se están definiendo los distintos subsistemas que forman parte del sistema de control. En la presente charla hablaremos por encima los distintos subsistemas, haciendo especial hincapié en una posible arquitectura para la integración de los instrumentos dentro del sistema de control.

Software en IACTEC-ESPACIO

Ponente: David Rodriguez Muñoz, ingeniero de telecomunicaciones - IACTec Espacio

En los últimos años, en el departamento de IACTec Espacio, nos hemos especializado en el desarrollo de instrumentación espacial para pequeños satélites. Las cámaras infrarrojas DRAGO para observación de la Tierra son el primer proyecto de tecnología espacial llevado a cabo. DRAGO-1 fue lanzado al espacio en 2021, a bordo del satélite ION SCV-002 de la compañía D-Orbit, en su misión de demostración. DRAGO-2 fue lanzado a principios de este año 2023, también en con un satélite ION, en este caso el SCV-007. Los resultados de estas dos misiones han proporcionado imágenes de satélite de una gran calidad, mostrando el éxito de estos desarrollos. Una tercera cámara DRAGO está lista para ser enviada al espacio a bordo del primer satélite canario para observación de la Tierra, ALISIO-1, prevista para el año 2024. En la actualidad, estamos trabajando en dos proyectos aún más grandes: VINIS, un telescopio de observación de la tierra e IACSAT, el que sería el primer telescopio de observación astronómica en el espacio del IAC. En nuestra exposición, se va a realizar una aproximación al software que se ha desarrollado y se está desarrollando en nuestro departamento. Hablaremos de las características del software para sistemas embebidos en instrumentación espacial y cuáles son los retos a los que nos hemos enfrentado. Particularizaremos sobre las herramientas utilizadas, las interfaces de comunicación instrumento-plataforma y de cómo hemos conseguido que nuestros sistemas sean robustos en entornos espaciales. Por último, expondremos cuáles son los próximos desarrollos que ya estamos abordando y cuáles son nuestras necesidades para los mismos.

Robot Operating System (ROS)

Ponente: Nicolás Rodríguez Linares, ingeniero de sistemas - EST

Robot Operating System (ROS) es un middleware de código abierto desarrollado para ayudar a los investigadores en el campo de la robótica, ofreciendo un estándar para algunos puntos clave como las comunicaciones, mensajes comunes, gestión de transformaciones, pila de navegación, control y planificación. Recientemente, ROS 2 fue lanzado para corregir algunas fallas que frenaban su uso dentro de fábricas e instalaciones críticas. Las actualizaciones de esta iteración incluyen una arquitectura distribuida basada en DDS, seguridad y restricciones de acceso a la información gestionada por el sistema, mejor gestión de la pila de navegación y mejora de la gestión de las transformaciones.de trayectorias. Este middleware ha demostrado reducir el efecto de reinventar la rueda, dejando que los ingenieros desarrollen a partir de una tecnología robusta respaldada por una amplia comunidad, centrando sus esfuerzos en tareas de mayor valor. Hoy en día, ROS es un estándar en robótica, la mayoría de los nuevos robots proporcionan una API para interactuar directamente con ROS y algunas empresas han empezado a usar como parte fundamental de su tecnología.El objetivo de esta presentación es demostrar las posibilidades que ofrece ROS para el desarrollo de telescopios y cómo puede ser usado para reducir el tiempo invertido en el desarrollo de software de alto nivel.

Control TTNN: una aplicación de ROS

Ponente: Francisco Javier hernández, ingeniero de software - Control TTNN

Después de asistir a una charla sobre ROS yo intentaré explicar el estado del arte de un proyecto donde se ha estado usando dicho framework para modernizar el software de control de los telescopios nocturnos de IAC. Se presentará la problemática, requisitos, como ha avanzado y como se está aplicando ROS en este proyecto.

Cliente para control de los telescopios IAC-80 y Carlos Sánchez con PyQt5

Ponente: Adrián Calzadilla González, ingeniero de software - Control TTNN

En esta charla se presentará la implementación de un cliente en pyQt5 para la conexión con ROS para los telescopios IAC-80 y Carlos Sánchez. La implementación se ha llevado a cabo mediante la librería roslibpy, que permite la comunicación bidireccional con ROS. Además, se ha hecho uso de la funcionalidad de docked de pyQt5 para mejorar la experiencia del usuario y aumentar la eficiencia en la visualización de datos.

Se describirá el proceso de desarrollo del cliente y se mostrarán los resultados obtenidos en la conexión el servidor de control, destacando la facilidad de uso y la escalabilidad de la solución. Asimismo, se presentarán las posibilidades de expansión de la solución en función de las necesidades específicas de cada usuario.

En conclusión, se trata de una solución innovadora y eficiente para la conexión de ROS con clientes en pyQt5, que destaca por su facilidad de uso y escalabilidad, así como por el uso de la funcionalidad de docked para mejorar la experiencia de usuario.

FastCam

Ponente: David Nespral, astrónomo de soporte - Control TTNN

FastCam es un instrumento desarrollado por el IAC y la UPCT con el objetivo de obtener imágenes de muy alta resolución espacial en el visible en telescopios terrestres. La primera versión de FastCam se fabricó en 2006 y, desde entonces, ha obtenido resultados espectaculares. En el último año, el Grupo de Operaciones Telescópicas (GOT) del IAC, en colaboración con el Departamento de Óptica (DO), ha trabajado intensamente en el desarrollo de una nueva versión de FastCam, con el reto de poder adaptarlo a las nuevas exigencias observacionales y técnicas de la astronomía moderna.

El grupo ha desarrollado un software en python de control y adquisición del instrumento a partir de la SDK de la cámara. Asi como la comunicación con el propio telescopio. A partir de estos scripts se ha desarrollado una interfaz en python (TKinter) para que un usuario pueda manejarlo de forma más sencilla.

Este instrumento tiene actualmente como base un detector EMCCD iXon Ultra 888 Andor y se caracteriza por adquirir imágenes a alta frecuencia, en torno a 33 fps generando una ingente cantidad de datos (2 Gb cada 30 segundos). Esto hace que estemos encontrando dificultades para la optimización del código junto con otras características que queremos implementar como la visualización de los datos en tiempo real. Nos gustaría compartir este desarrollo con el departamento de software para intentar obtener algunas ideas y consejos que permita optimizar el código.

TwinCAT en la arquitectura de software del experimento QUIJOTE

Ponente: Panchi Gómez Reñaso

El experimento QUIJOTE (Q-U-I, JOint Tenerife Experiment), situado en el Observatorio del Teide, tiene como objetivo la caracterización polarimétrica del Fondo Cósmico de Microondas (FCM). La instalación está originalmente diseñada para dos telescopios (QT1 y QT2) y tres instrumentos (MFI, TGI y FGI), que cubren 6 bandas de frecuencia. Se describe en esta charla la arquitectura de software del experimento, entrando en detalle en la utilización del software TwinCAT de Beckhoff.

 Gaia all-sky scanning and multi-epoch photometric and spectroscopic observations offer unprecedented opportunities to detect and characterise magnetic activity and rotation of low-mass stars. In the second Gaia data release, rotation period and rotational modulation amplitude for ≈150,000 low-mass stars were provided from the analysis of the first 22-month of data collection. The third Gaia data release, based on the analysis of the first 34 months of data collection, contains rotational modulation data for ≈500,00 low-mass stars and an activity index for ≈2 million low-mass stars, this latter derived from the analysis of the CaII infrared triplet (IRT) observed by the RVS instrument. These constitute the largest catalogues of magnetic activity and rotational period to date. Such a large number of all-sky measurements represents a gold mine for studies related to stellar rotation, magnetic activity, and mass accretion. The analysis of the period-amplitude diagram of the rotational modulation has already provided evidence of distinct magneto-rotational regimes in the early phase of stellar evolution and of rapid transitions between them. Such evidence challenges a dependence on rotation only and suggests an important role of the rotational history in the early phase of the magneto-rotational evolution. The activity index derived from the CaII IRT clearly show three regimes, confirming suggestions made by previous authors on much smaller datasets. For the first time, a dramatic change in the activity distribution is found for Teff < 3500 K, with a dominance of low activity stars close to the transition between partially- and fully-convective stars and a rise in activity down into the fully-convective regime.

More than 200 species have been detected in the interstellar medium (ISM), among them many molecules, radicals and ions, containing the −C≡N functional group. Both linear and branched isomers of propyl cyanide (PrCN; C 3 H 7 CN) are ubiquitous in interstellar space. To date, PrCN is one of the most complex molecules found in the interstellar medium. Furthermore, it is the only one observed species to share the branched atomic backbone of amino acids, some of the building blocks of life. Radical-radical chemical reactions in gas phase and on an ice model are examined in detail using density functional theory M062X/6-311++g(d,p) and ab initio methods CCSD(T)-F12//MP2. The reaction mechanism involves the following radicals association: CH 3 CHCH 3 +CN, CH 3 +CH3CHCN for iso-PrCN and CH 3 CH 2 +CH 2 CN, CH 3 +CH 2 CH 2 CN, CN+CH 3 CH 2 CH 2 for n-PrCN formation. Rate constants (see Figure 1) are also reported for gas phase association reactions. All reaction paths are exoergic and barrier-less in the gas phase and on the ice-model, suggesting that the formation of iso-PrCN and n-PrCN is efficient on the water-ice model adopted.

 Another molecule : acetaldehyde (CH 3 CHO) is ubiquitous in interstellar space and is important for astrochemistry as it can contribute to the formation of amino acids through reaction with nitrogen containing chemical species. Quantum chemical and reaction kinetics studies are reported for acetaldehyde formation from the chemical reaction of C(3 P) with a methanol molecule adsorbed at the eighth position of a cubic water cluster. We present extensive quantum chemical calculations by means of CCSD(T)//wB97XD/6-311++G(2d,p) for total spin S=1 and S=0. The rate limiting step for forming acetaldehyde is the C–O bond breaking in CH 3 OCH to form adsorbed
CH 3 and HCO. We find two positions on the reaction path where spin crossing may be possible such that acetaldehyde can form in its singlet spin state.

1. I. BenChouikha, B. Kerkeni, et al. “Quantum chemical study of the reaction paths and kinetics of acetaldehyde formation on a methanol-water ice model”, ACS Adv., 12,18994 (2022).
2. B. Kerkeni, V Gámez, G. Ouerfelli, M-L. Senent, and N. Feautrier “Understanding Propyl-cyanide and its isomers Formation: Ab initio Study of the Spectroscopy and Reaction Mechanisms.”, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.12297 (2023).