New tools for archival observational astronomy based on the Hierarchical Progressive Survey (HiPS) format: Methods, tools, and applications

• Autores: Fabrizio Giordano
• Directores de la Tesis: Yago Ascasibar Sequeiros (codir. tes.), Bruno Merín Martín (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2025
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 148
• Tribunal Calificador de la Tesis: Raffaele D’abrusco (presid.), Miguel Ángel Sánchez Conde (secret.), Marcos López-Caniego Alcarria (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Astrofísica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Esta tesis investiga el potencial científico del formato Hierarchical Progressive Surveys (HiPS), originalmente desarrollado para la visualización de grandes conjuntos de datos astronómicos, y evalúa su aplicabilidad para el análisis científico riguroso. El estándar HiPS, respaldado por la International Virtual Observatory Alliance (IVOA), permite una representación jerárquica y multirresolución del cielo, y ha sido ampliamente adoptado por instituciones como ESA, NASA y CDS. Aunque HiPS es popular en plataformas públicas como ESASky y Aladin para navegación visual, su uso en contextos cuantitativos sigue siendo limitado debido al enfoque en formatos comprimidos y orientados a la visualización. Para superar esta limitación, este trabajo propone un cambio de paradigma: pasar de una herramienta de visualización a una herramienta útil para la investigación científica. Como pieza central se ha desarrollado AstroBrowser, una plataforma web que permite la recuperación, exploración interactiva y análisis científico de datos en formato HiPS. AstroBrowser se estructura como un sistema modular implementado con tecnologías JavaScript, WebGL y servicios backend. Incluye bibliotecas clave como jsFITSio, WCSLight y HEALPixjs, que permiten la manipulación de archivos FITS, conversiones de coordenadas y estructuras HEALPix tanto en navegadores como en entornos Node.js. La plataforma permite superponer huellas de observación y catálogos de fuentes, generar recortes personalizados en formato FITS y realizar operaciones básicas como fotometría. Una API innovadora permite la integración con pipelines de análisis, facilitando así la recuperación y el procesamiento automatizado de datos HiPS. Para evaluar la fidelidad científica de HiPS, se ha realizado una comparación fotométrica sistemática utilizando la Herschel Reference Sample (HRS), que incluye medidas calibradas de flujo en múltiples longitudes de onda a partir de GALEX (FUV, NUV), SDSS (g, r, i) y Herschel (bandas PACS y SPIRE). Se utilizó AstroBrowser para extraer recortes de imágenes y realizar fotometría de apertura en 323 galaxias, aplicando aperturas elípticas consistentes. Se abordaron los retos de calibración recuperando metadatos como la escala de píxel y las unidades de flujo, que a menudo están ausentes o mal definidos en los archivos de propiedades HiPS. Por ejemplo, para GALEX fue necesario realizar una calibración manual basada en la bibliografía, y se detectaron problemas con los mapas PACS a 100 µm debido a la mezcla de imágenes con diferentes resoluciones. Los flujos se estandarizaron en unidades de µJy/arcsec² para permitir comparaciones significativas entre bandas. Los resultados muestran una fuerte concordancia entre los flujos obtenidos a partir de HiPS y los valores de catálogo, con medianas cercanas a la unidad en la mayoría de las bandas. Las excepciones, como PACS 100 µm, muestran discrepancias sistemáticas, probablemente debidas a una gestión inadecuada de resoluciones mixtas. El análisis estadístico de los residuos confirmó que la fotometría automatizada basada en HiPS generalmente se mantiene dentro del 10% de los valores verificados por expertos, y que las estimaciones de incertidumbre generadas son representativas de los errores reales. El trabajo subraya la necesidad de mejorar los estándares de metadatos en HiPS para su uso científico. Se recomienda declarar explícitamente las unidades físicas (en cabeceras FITS mediante palabras clave como BUNIT), incluir identificadores de filtros (SVO ID), y parámetros de la PSF (como BMIN, BMAJ, BPA). También se sugiere proporcionar mapas de incertidumbre o indicadores de calidad. En conclusión, este trabajo valida el uso científico de HiPS para estudios multibanda, especialmente cuando se aplican calibraciones cuidadosas y un tratamiento riguroso de las incertidumbres. Aunque HiPS no sustituye el análisis experto por instrumento, ofrece un marco escalable y accesible para la exploración científica y la integración de datos. AstroBrowser representa un avance hacia una ciencia abierta y reproducible directamente desde archivos astronómicos públicos.