Atualmente existem muitas evidências da presença de matéria escura no Universo. Estas motivaram a existência de vários experimentos para sua detecção. Entre os experimentos de detecção indireta de matéria escura, o PAMELA, o ATIC e o Fermi-LAT observaram recentemente excessos de elétrons e pósitrons no fluxo galáctico em relação ao esperado para estas partículas. Estes resultados podem ser explicados pela aniquilação de matéria escura com massas entorno a 1 TeV em nossa galáxia, com produção de léptons. No entanto, para tal, estas observações requerem um aumento na taxa de aniquilação relativa à esperada da produção térmica de matéria escura. Este aumento pode ser devido a existência de subestruturas de matéria escura no halo galáctico ou a mecanismos de interação, como o efeito Sommerfeld, que aumentam a seção de choque de aniquilação das partículas de matéria escura. Neste _ultimo caso, deve ocorrer também um aumento na taxa de neutrinos provenientes da aniquilação de matéria escura no núcleo da Terra. Neste trabalho, estimamos as taxas destes neutrinos e usamos os resultados finais do AMANDA-II e resultados recentes de IceCube para testar cenários genéricos que contemplam um aumento na seção de choque de aniquilação. Apresentamos os nossos resultados em função da seção de choque de interação da matéria escura com os núcleos multiplicada pela fração da aniquilação das partículas de matéria escura em neutrinos e, também em função de um fator genérico de boost que parametriza o aumento na seção de choque de aniquilação. Encontramos que modelos de matéria escura requerem fatores de boost da ordem O(100) ou mais e que se aniquilam significativamente em neutrinos são excluídos como explicação dos excessos leptônicos medidos. / Currently there are many evidences of the existence of dark matter in the Universe. These led to experimental dark matter searches and, among them, some indirect detection experiments, PAMELA, ATIC and Fermi-LAT, have recently observed excesses in the galactic flux of electrons and positrons relative to the expected flux of these particles. These results could be explained by dark matter, with masses of the order of 1 TeV, annihilating into leptons in our galaxy. However, in order for this to explain the mentioned excesses, it is required that the dark matter annihilation rate is greater than the implied rate assuming the expected dark matter thermal annihilation cross section. This greater rate could be due to the presence of dark matter substructures in the galactic halo or due to interaction mechanisms, such as the Sommerfeld effect, that enhance the dark matter annihilation cross section. In the latter case, an enhancement in the neutrino flux from annihilation of dark matter particles in the Earth nucleus should also occur. In this work, we use the final results of AMANDA-II and recent results of IceCube to probe generic enhancement scenarios. We present results as a function of the dark matternucleon interaction cross section weighted by the branching fraction into neutrinos, and as a function of a generic boost factor, which parametrizes the expected enhancement of the annihilation rate. We find that dark matter models that require boosts factors of O(100) or more and that annihilate mainly into neutrinos are excluded as a explanation for the observed leptonic excesses.

Atualmente existem muitas evidências da presença de matéria escura no Universo. Estas motivaram a existência de vários experimentos para sua detecção. Entre os experimentos de detecção indireta de matéria escura, o PAMELA, o ATIC e o Fermi-LAT observaram recentemente excessos de elétrons e pósitrons no fluxo galáctico em relação ao esperado para estas partículas. Estes resultados podem ser explicados pela aniquilação de matéria escura com massas entorno a 1 TeV em nossa galáxia, com produção de léptons. No entanto, para tal, estas observações requerem um aumento na taxa de aniquilação relativa à esperada da produção térmica de matéria escura. Este aumento pode ser devido a existência de subestruturas de matéria escura no halo galáctico ou a mecanismos de interação, como o efeito Sommerfeld, que aumentam a seção de choque de aniquilação das partículas de matéria escura. Neste _ultimo caso, deve ocorrer também um aumento na taxa de neutrinos provenientes da aniquilação de matéria escura no núcleo da Terra. Neste trabalho, estimamos as taxas destes neutrinos e usamos os resultados finais do AMANDA-II e resultados recentes de IceCube para testar cenários genéricos que contemplam um aumento na seção de choque de aniquilação. Apresentamos os nossos resultados em função da seção de choque de interação da matéria escura com os núcleos multiplicada pela fração da aniquilação das partículas de matéria escura em neutrinos e, também em função de um fator genérico de boost que parametriza o aumento na seção de choque de aniquilação. Encontramos que modelos de matéria escura requerem fatores de boost da ordem O(100) ou mais e que se aniquilam significativamente em neutrinos são excluídos como explicação dos excessos leptônicos medidos. / Currently there are many evidences of the existence of dark matter in the Universe. These led to experimental dark matter searches and, among them, some indirect detection experiments, PAMELA, ATIC and Fermi-LAT, have recently observed excesses in the galactic flux of electrons and positrons relative to the expected flux of these particles. These results could be explained by dark matter, with masses of the order of 1 TeV, annihilating into leptons in our galaxy. However, in order for this to explain the mentioned excesses, it is required that the dark matter annihilation rate is greater than the implied rate assuming the expected dark matter thermal annihilation cross section. This greater rate could be due to the presence of dark matter substructures in the galactic halo or due to interaction mechanisms, such as the Sommerfeld effect, that enhance the dark matter annihilation cross section. In the latter case, an enhancement in the neutrino flux from annihilation of dark matter particles in the Earth nucleus should also occur. In this work, we use the final results of AMANDA-II and recent results of IceCube to probe generic enhancement scenarios. We present results as a function of the dark matternucleon interaction cross section weighted by the branching fraction into neutrinos, and as a function of a generic boost factor, which parametrizes the expected enhancement of the annihilation rate. We find that dark matter models that require boosts factors of O(100) or more and that annihilate mainly into neutrinos are excluded as a explanation for the observed leptonic excesses.

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-07-14T19:20:36Z No. of bitstreams: 1 Marcel N Oliveira_Mestrado_UFF.pdf: 4519413 bytes, checksum: c433d3349c9b78949e508a919bf89ad8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T19:20:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcel N Oliveira_Mestrado_UFF.pdf: 4519413 bytes, checksum: c433d3349c9b78949e508a919bf89ad8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Um filamento solar entrou em erupção no dia 1 de Novembro de 2014, com início às 04:44 UT e uma duração de cerca de três horas, resultando em uma explosão solar (flare) do de classe C2.7. O flare foi associado com o desaparecimento súbito de um grande filamento. O filamento foi ejetado para o espaço, formando um núcleo de uma emissão de massa coronal (CME). A localização da explosão foi na região sudeste do sol (perto da borda oriental do sol), isto significa que a região não é geoefetiva. Uma tempestade de radiação, isto é, partículas energéticas solares (SEP) começaram a chegar à Terra em torno de 14:00 UT, atingindo a condição do nível S1 (menor) na escala NOAA de tempestades de radiação, em 2 de Novembro. Em coincidência com o início da tempestade de radiação S1 (SEP acima de 5 MeV), os telescópios Tupi localizados no IF-UFF, em Niterói – RJ, região que está localizada dentro da Anomalia do Atlântico Sul (SAA) detectou um excesso de múons, originados por partículas (prótons) relativísticas emitidas na explosão solar. Além disso, também foi encontrado em um aumento na intensidade de partículas observado no monitor de nêutrons localizado no Polo Sul. Isto significa que houve uma propagação transversal ao campo magnético interplanetário de partículas energéticas solares. No entanto, mostra-se que a difusão perpendicular sozinha não pode explicar estas observações, é necessária uma combinação com outros processos como uma velocidade muito alta, pelo menos de uma fração dos choques CME, perto do plano da eclíptica. / A solar filament erupted on November the 1st, 2014, started at 04:44 UT with a duration of about 3 hours, resulting in a solar flare of the type C2-7. The flare was associated with the sudden disappearance of a big filament. The filament was ejected to the space, forming the nucleus of a coronal mass ejection (CME). The explosion was localized in the southeast region of the sun (near sun’s oriental border), this means that the region is not geoeffective. A radiation storm i.e solar energetic particles (SEP) started to arrive on Earth around 14:00 UT, reaching the level S1 (minor) condition on the NOAA scale of radiation storms, on November the 2nd. Coinciding with the start of the S1 radiation storm (SEP above 5 MeV), the Tupi telescopes localized in IF-UFF, Niterói – RJ, region that is localized within the South Atlantic Anomaly (SAA) detected an excess of muons, originated from relativistic particles (protons) emitted on the solar explosion. Furthermore, an increase of the intensity of particles observed on the neutron monitor localized on the south pole. This means that a transversal, to the interplanetary magnetic field, propagation of solar energetic particles occurred. Nonetheless, is shown that the perpendicular diffusion alone can not explain this observations, a combination with other processes is necessary like a very high speed, of at least a fraction of the CME shocks, around the ecliptic plane.

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-03-24T18:37:23Z No. of bitstreams: 2 Jorge Fernando Valle Silva.pdf: 6844584 bytes, checksum: 066b14db8ac138c39d6bbf8051317fba (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-04-03T13:19:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Jorge Fernando Valle Silva.pdf: 6844584 bytes, checksum: 066b14db8ac138c39d6bbf8051317fba (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-03T13:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Jorge Fernando Valle Silva.pdf: 6844584 bytes, checksum: 066b14db8ac138c39d6bbf8051317fba (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-09-20 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / Improvements in the calibration of the Solar Sub millimeter-waves Telescope (SST) have been devised and developed to increase the probability of detection in hard pointing settings and adverse weather conditions. Fixed the restrictions on the size of the beams, 𝐻𝑃𝐵𝑊 = 4.1′ ± 0.1′ in 212 GHz and 5.5′ × 2.9′ ± 0.1′ in 405 GHz and uncertainties in the quiet sun brightness temperature (≈ 300K) it was possible to recover the flux density and the location of a source resulting from a type M solar flare. Using models of atmospheric solar response to flares, along with a code that calculates emission in the millimeter and sub-millimeter bands we could set the upper limit size of the emission region in 30”. Another method devised to evaluate the existence of limb brightening was applied in azimuth scans to set the limb brightening level in 1.2 ± 0.05 of the mean central brightness temperature for both frequencies. Finally, the measurement of opacities in CASLEO shows that the ratio < 𝜏405/𝜏212 > has an upper limit of 5, 51 ± 0.28 Np, it is still a low value considering the pwv, altitude above sea level, and the geographical latitude of the place. / Aprimoramentos na calibração do Telescópio Solar para Ondas Submilimétricas (SST) foram formulados e desenvolvidos para aumentar a probabilidade de detecção em configurações de apontamento difíceis e condições atmosféricas adversas. Estabelecidas as restrições no tamanho dos feixes, 𝐻𝑃𝐵𝑊 = 4, 1′ ± 0, 1′ em 212 GHz e 5, 5′ × 2, 9′ ± 0, 1′, em 405 GHz junto as incertezas na temperatura de brilho de Sol calmo (≈ 300 K) foi possível aplicar os procedimentos aprimorados de calibração para recuperar a densidade de fluxo e a localização de uma fonte emissora em 212 GHz que resultam de uma explosão solar tipo M. Usando modelos de perfil atmosférico de explosões solares, junto com um código que calcula a emissão nas faixas milimétrica e submilimétrica pudemos estabelecer que o tamanho limite da região emissora é de 30”. Uma outra metodologia de aprimoramento desenvolvida para avaliar a existência de abrilhantamento na borda do disco solar a partir de varreduras em azimute permitiu estabelecer o nível de abrilhantamento em 1, 2±0, 05 vezes a temperatura média central do disco para ambas as frequências. Finalmente, a medição de opacidades em CASLEO mostra que a relação < 𝜏405/𝜏212 > possui um limite superior de 5, 51 ± 0, 28 Np, considerado um valor baixo para o conteúdo de vapor de água, a altitude acima do nível de mar, e a latitude geográfica do lugar.

Os aglomerados globulares (GCs) são laboratórios essenciais no estudo da formação e evolução quimiodinâmica da Via Láctea, pois formaram-se durante os episódios iniciais de formação estelar das galáxias. Na última década, evidências observacionais fotométricas e espectroscópicas têm desafiado o paradigma clássico da formação dos GCs em um episódio único de formação estelar, dando origem ao debate sobre as múltiplas populações estelares. Com o objetivo de explorar esse fenômeno, o programa do Telescópio Espacial Hubble GO-13297 (UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters, PI G. Piotto) obteve fotometria para 57 GCs com os filtros UV/azul F275W, F336W e F438W (WFC3/UVIS), sensíveis às variações nas abundâncias de CNO e, portanto, capazes de distinguir múltiplas populações ao longo dos diagramas cor-magnitude. Combinados com fotometria anterior nos filtros do óptico F606W e F814W (programa GO-10775, PI A. Sarajedini), eles formam uma base de dados fotométricos sem precedentes para GCs. Este trabalho expõe a análise de sete desses aglomerados, sendo seis do Bojo Galáctico (NGC 6304, NGC 6624, NGC 6637, NGC 6652, NGC 6717 e NGC 6723) e um localizado no Halo interno para referência (NGC 6362). A amostra é representativa dos dois picos na distribuição de metalicidades dos GCs do Bojo, em [Fe/H] ~ -0.5 e -1.0. Adotou-se métodos homogêneos para a separação das múltiplas populações nos diferentes estágios evolutivos e para o ajuste de isócronas, com o intuito de analisar comparativamente os dois grupos de metalicidade e verificar se ocorre alguma diferença de idades detectável entre as múltiplas populações. Algoritmos de classificação com aprendizado de máquina, e métodos utilizando estatística Bayesiana (máxima verossimilhança e MCMC) foram implementados e uma ferramenta em Python, nomeada SIRIUS, foi desenvolvida pelo grupo. Os resultados apontam para uma tendência de idades maiores (~ 13 Gyr) para os GCs mais pobres em metais com ramo horizontal azul, comparado com 12.0-12.5 Gyr para os outros GCs. Os resultados para as múltiplas populações indicam idades ligeiramente mais altas para a primeira geração em geral, mas com diferenças menores que 400 Myr comparado com a segunda geração. O resultado de 13.14 +0.25/-0.43 Gyr para o aglomerado NGC 6717 surpreende pois este é o aglomerado menos massivo da amostra, com maior fração de estrelas da primeira geração e com um ramo horizontal azul estendido: aspectos que o colocam como um dos objetos mais velhos da Galáxia. Esses resultados são bastante relevantes, com impactos diretos nos cenários de formação das partes centrais da Galáxia. / The globular clusters (GCs) are fundamental laboratories to study the formation and chemodynamical evolution of the Milky Way, as they formed during the initial episodes of star formation in galaxies. In the last decade, photometric and spectroscopic observational results have challenged the classical paradigm of GCs formation in a single star formation burst, giving rise to the debate about multiple stellar populations. With the purpose of better explore this phenomenon, the Hubble Space Telescope GO-13297 program (UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters, PI: G. Piotto) obtained photometry for 57 GCs with the UV/blue filters F275W, F336W and F438W (WFC3/UVIS), sensitive to variations in CNO abundances, and consequently able to distinguish multiple populations along the color-magnitude diagrams. Combined with previous photometry in the optical filters F606W and F814W (GO-10775 program, PI A. Sarajedini), they provide an unprecedented photometric database for GCs. This work presents the analysis of seven of these clusters, six of them from the Galactic Bulge (NGC 6304, NGC 6624, NGC 6637, NGC 6652, NGC 6717 and NGC 6723) and one located in the inner Halo for reference purposes (NGC 6362). This sample is representative of the two peaks in the metallicity distribution of Bulge GCs, with [Fe/H] ~ -0.5 and -1.0. We adopted homogeneous methods to the separation of multiple populations in the different evolutionary stages and to the isochrone fitting, with the purpose of analyze comparatively the two metallicity groups, and check whether there occurs any detectable age difference between the multiple populations. Classification algorithms with machine learning, and methods using Bayesian statistics (maximum likelihood and MCMC) were implemented and a Python tool, named SIRIUS, was developed by the group. The results point to a trend of larger ages (~ 13 Gyr) for the more metal-poor clusters with a blue horizontal branch, compared with 12.0-12.5 Gyr for the other GCs. The results for the multiple populations indicate slightly larger ages for the first generation in general, but with differences lower than 400 Myr compared with the second generation. The result of 13.14 +0.25/-0.43 Gyr for the cluster NGC 6717 is surprising because this is the least massive cluster of the sample, with the highest fraction of first generation stars and with a blue horizontal branch: features that place it as one of the oldest objects in the Galaxy. These results are quite relevant, with direct impacts on the formation scenarios of the innermost regions of the Galaxy.