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Análisis de Datos en Astrofísica

Código: 104416 Créditos ECTS: 6
2024/2025
Titulación Tipo Curso
2503740 Matemática Computacional y Analítica de Datos OT 4

Contacto

Nombre:
Manuel Carlos Delfino Reznicek
Correo electrónico:
manuel.delfino@uab.cat

Equipo docente

Maria del Pilar Casado Lechuga

Idiomas de los grupos

Puede consultar esta información al final del documento.


Prerrequisitos

No hay prerequisitos formales. Se recomienda:

  • haber completado las asignaturas troncales de los tres primeros cursos del Grado
  • conocer la programación en python
  • haber estudiado Física al menos a nivel de escuela secundaria

Objetivos y contextualización

La visión que tiene la humanidad del Universo cambió radicalmente en el siglo XX. La evolución de las técnicas de detección ha aumentado el número de objetos visibles en el cielo de unos pocos cientos a muchos miles de millones. Además, los objetos se pueden observar a través de radiación electromagnética en una amplia gama de longitudes de onda, desde radio e infrarrojo hasta la banda visible y los rayos X. Las técnicas experimentales de la física de partículas elementales se han adaptado para extender las observaciones de objetos celestes, por ejemplo a través de fotones de mayor energía (rayos gamma). Estas técnicas también permiten, por primera vez, la observación del cielo a través de mensajeros no electromagnéticos, es decir, partículas cargadas ("rayos cósmicos") y, muy recientemente, neutrinos. Finalmente, gigantescos interferómetros láser muy precisos han observado recientemente ondas gravitacionales, que brindan otra forma de observar objetos celestes.

Todas estas formas de observar el Universo están produciendo enormes cantidades de datos que se deben filtrar, calibrar, analizar y comparar con las predicciones teóricas. Esto requiere la reducción de los datos en sistemas de alto rendimiento y simulaciones en sistemas de altas prestaciones, combinadas con análisis estadísticos sofisticados y estimaciones de incertidumbre. Las técnicas de Big Data e Inteligencia Artificial se están aplicando cada vez más en el campo. El objetivo del curso es explorar estas técnicas en el contexto del Grado.


Resultados de aprendizaje

  1. CM32 (Competencia) Evaluar el grado de cumplimiento de los requisitos necesarios para aplicar cada procedimiento estadístico avanzado.
  2. CM32 (Competencia) Evaluar el grado de cumplimiento de los requisitos necesarios para aplicar cada procedimiento estadístico avanzado.
  3. CM33 (Competencia) Extraer conclusiones relevantes de problemas aplicados mediante la aplicación de métodos estadísticos avanzados.
  4. CM33 (Competencia) Extraer conclusiones relevantes de problemas aplicados mediante la aplicación de métodos estadísticos avanzados.
  5. CM33 (Competencia) Extraer conclusiones relevantes de problemas aplicados mediante la aplicación de métodos estadísticos avanzados.
  6. KM27 (Conocimiento) Reconocer las ventajas e inconvenientes de las distintas metodologías estadísticas cuando se aplican a las diversas disciplinas.
  7. KM27 (Conocimiento) Reconocer las ventajas e inconvenientes de las distintas metodologías estadísticas cuando se aplican a las diversas disciplinas.

Contenido

  1. Observación del cielo: Física, modelos y simulaciones, observaciones e instrumentos.
  2. Estudio de caso: Estudios ópticos del cielo: medición de la expansión del universo
  3. Estudio de caso: obtención de imágenes de los telescopios Cherenkov atmosféricos: medición del universo no térmico
  4. Estudio de caso: El Universo violento: Astronomía de neutrinos con enormes volúmenes de hielo o agua instrumentados
  5. Estudio de caso: El Universo violento: detección de ondas gravitacionales con interferómetros láser

Actividades formativas y Metodología

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Clases Magistrales 15 0,6 CM32, CM33, KM27, CM32
Tipo: Supervisadas      
Estudios de casos 25 1 CM32, CM33, KM27, CM32
Tipo: Autónomas      
Desarrollo de soluciones y programas 50 2 CM33, CM33
Estudio 45 1,8 CM32, KM27, CM32
Tutorías con profesores 5 0,2 CM32, CM33, KM27, CM32

El curso se organizará en 5 módulos de 2-3 semanas de duración. La introducción a cada módulo se dará en Clases Magistrales. Posteriormente, los estudiantes trabajarán en la comprensión de una serie de estudios de caso, analizarán críticamente las soluciones existentes y propondrán mejoras.

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.


Evaluación

Actividades de evaluación continuada

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Presentaciones y participación en debates 86% 8 0,32 CM32, CM33, KM27
Pruebas de Evaluación Continuada 14% 2 0,08 CM32, CM33, KM27

Esta asignatura no contempla el sistema de evaluación única.

Los aspectos más teóricos serán evaluados a través de una Prueba de Evaluación Continuada de 2 horas de duración. Los aspectos más prácticos serán evaluados a través de Presentaciones y Participación en Debates, cada uno de aproximadamente 2 horas de duración.


Bibliografía

Física per a la ciència i la tecnologia Electricitat i magnetisme / La llum / Física moderna : mecànica quàntica, relativitat i estructura de la matèria / Paul A. Tipler, Gene Mosca ; obra coordina per David Jou i Mirabent i Josep Enric Llebot Rabagliati. 2nd ed. Barcelona: Editorial Reverté, 2010. (versión electrónica disponible a través de la Biblioteca de la UAB).

Statistical Data Analysis, G. Cowan, ISBN: 0198501552, 1998.

Python Pocket Reference, O’Reilly, Mark Lutz, ISBN: 0596158084, 2009.

Fundamental Astronomy, Hannu Karttunen, Pekka Kröger, Heikki Oja, Markku Poutanen, Karl Johan Donner. ISBN: 978-3-662-53045-0, 2016

Particle Physics Reference Library : Volume 2: Detectors for Particles and Radiation / Edited by Christian W. Fabjan, Herwig Schopper. Ed. Christian W. Fabjan and Herwig Schopper. Cham, Switzerland: Springer Nature, 2020. Web.
Full Text Access:
https://bibcercador.uab.cat/permalink/34CSUC_UAB/1eqfv2p/alma991010351516706709


Software

Cualquier tipo de hoja de cálculo (LibreOffice Calc, Google Sheets, Microsoft Excel, etc.)
Páginas online que generan gráficos (desmos.com, geogebra, etc.)
python
Jupyter notebooks


Lista de idiomas

Nombre Grupo Idioma Semestre Turno
(PLAB) Prácticas de laboratorio 1 Catalán/Español segundo cuatrimestre manaña-mixto
(TE) Teoría 1 Catalán/Español segundo cuatrimestre manaña-mixto