III Simposio de Postgrado 2025: Ingeniería, ciencia e innovación

Módulo Astronomía y Física 01 42 *E-mail: maria.mellado@ug.uchile.cl ¹ Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Chile ² School of Physics and Astronomy, University of Leeds ³ Departamento de Astronomía, Universidad de Chile María Jesús Mellado Tenorio ¹* Richard Booth ² Laura Pérez ³ Nancy Hitschfeld ¹ Frankenstein 2D: Algoritmo para la caracterización de la emisión continua de polvo en discos protoplanetarios sin simetría axial __Referencias [1] J. Högbom, Astron. Astrophys. Suppl., 15, 417 (1974). [2] J. Jennings et al., Astrophys. J., 892, 111 (2020). [3] C. E. Rasmussen and C. K. I. Williams, Gaussian Processes for Machine Learning, MIT Press (2006). [4] H. A. van der Vorst, SIAM J. Sci. Stat. Comput., 13, 631–644 (1992). Los discos protoplanetarios son estruc- turas de gas y polvo que rodean estrellas jóvenes. Observaciones de estos discos obtenidas con instrumentos como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), radiotelescopio ubicado en el norte de Chile, entregan datos de alta resolución angular en longitudes de onda (sub)milimétricas, revelando morfologías complejas: anillos, huecos, espirales y vórtices, asociados a proce- sos clave en la formación planetaria , uno de los fenómenos cruciales para el origen, la distribución y la evolución del universo y la posibilidad de vida en él. Estas observaciones no generan imá- genes directas, sino las llamadas “visi- bilidades”: un muestreo incompleto de datos en el plano de Fourier. Recons- truir imágenes de alta fidelidad a partir de estos datos constituye un problema inverso no trivial. El método estándar, CLEAN [1] , reconstruye imágenes elimi- nando la respuesta instrumental. Asu- me que la emisión proviene de fuentes puntuales, que identifica y sustrae ite- rativamente. Este enfoque es computa- cionalmente costoso, sensible a pará- metros definidos por el usuario y pierde resolución en estructuras extendidas. Como alternativa, Frankenstein [2] ajusta directamente las visibilidades mediante procesos gaussianos (GPs) [3] , evitando la reconstrucción explíci- ta de imágenes. Este enfoque no pa- ramétrico modela la distribución de brillo como una función continua, lo que introduce regularización automá- tica y reduce la dependencia del usua- rio. Sin embargo, al asumir simetría azimutal, no puede representar subes- tructuras no simétricas como espirales o vórtices. Este trabajo tiene por objetivo la im- plementación de Frankenstein 2D , un algoritmo que modela la distribución de brillo en dos dimensiones, eliminando la suposición de simetría azimutal me- diante el enfoque de GPs establecido en [2] . Esta extensión introduce desafíos computacionales, como el trabajo con matrices de altas dimensiones (N²×N², con N ≈ 300), lo que requiere el uso de métodos numéricos avanzados como BiCGStab [4] para su resolución eficiente. De este modo, Frankenstein 2D permiti- rá modelar discos con geometrías arbi- trarias de forma precisa y directa sobre los datos, contribuyendo al estudio de formación de planetas en discos. Abstract