The main objective of the thesis is to study the properties of the Galactic population of radio-quiet and thermally emitting isolated neutron stars (INSs). This is done by studying further the existing neutron star sample of nearby seven sources, known as the Magnificent Seven (M7), as well as by searching for new candidates and constraining possible populations. During the thesis, we investigated the proper motions of three of the faintest M7 in X-rays with the satellite Chandra. This work allowed us to constrain the neutron star displacement in two cases as well as to accurately determine the high proper motion of a third source, for the first time in X-rays with a significance approaching 10 standard deviations (Motch, Pires, Haberl, & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope, & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). The search of new INS candidates in the serendipitous catalogue of the XMM-Newton Observatory, with more than 120,000 X-ray sources, had as well the aim to constrain the spatial density of thermally emitting sources located beyond the solar vicinity. This work allowed the long awaited discovery of a new thermally emitting INS with properties similar to those of the seven nearby sources discovered by ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Moreover, deep optical observations with SOAR and the ESO-VLT have been obtained during the thesis work in order to optically identify a handful of INS candidates that have been selected among more than 72,000 sources (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finally, population synthesis of Galactic thermally emitting INSs allows constraining the global properties of this population based on the whole sample of XMM-Newton observations. By estimating the density of similar sources at more remote distances in the Milky Way, the final objective is to determine whether the spatial density derived from the group of seven nearby sources is a local anomaly caused by the Suns current location near regions of active stellar formation of the Gould Belt. / O objetivo da tese é estudar as propriedades da população Galáctica de estrelas de nêutrons isoladas com emissão térmica em raios X mas silenciosas em rádio. Isto é feito iinvestigando-se a amostra existente de sete fontes próximas, conhecidas como Magnificent Seven (M7), assim como através da procura por novos candidatos e restringindo possíveis cenários e populações. Durante a tese, nós investigamos os movimentos próprios de três das mais fracas fontes em raios X com o satélite Chandra. Este trabalho nos permitiu restringir o deslocamento da estrela de nêutrons em dois casos assim como medir com grande precisão o alto valor de movimento próprio de uma terceira fonte, pela primeira vez em raios X com uma precisão alcançando 10 desvios-padrão (Motch, Pires, Haberl & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). A procura por novos candidatos a estrelas de nêutrons isoladas no catálogo de fontes do satélite XMM-Newton, com mais de 120.000 fontes de raios X, teve igualmente como objetivo restringir a densidade espacial de fontes com emissão térmica situadas além da vizinhança solar. Este trabalho levou à aguardada descoberta de uma nova estrela de nêutrons isolada em processo de resfriamento, a qual exibe propriedades similares às sete fontes descobertas pelo ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Mais ainda, observações óticas profundas com os telescópios SOAR e ESO-VLT foram obtidas durante a tese de maneira a identificar no óptico a amostra mais brilhante de candidatos a estrelas de nêutrons, os quais foram selecionados entre mais de 72.000 fontes (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finalmente, a síntese de população de estrelas de nêutrons isoladas Galácticas permite restringir as propriedades globais da população com base na amostra total de observações em raios X realizadas com o satélite XMM-Newton. Estimando-se a densidade de fontes similares a maiores distâncias na Via Láctea, o objetivo final é determinar se a densidade espacial derivada do grupo de sete estrelas próximas corresponde a uma anomalia local causada pela proximidade do Sol em relação a regiões de ativa formação estelar do Cinturão de Gould.

Há uma concentração de aglomerados globulares moderadamente pobres em metais no bojo galáctico, e muitos deles mostram um Ramo Horizontal Azul (BHB). Essas características juntas apontam para uma idade antiga. Para entender melhor a origem desses aglomerados, o estudo de seu padrão de abundâncias pode ajudar a identificar o tipo das primeiras supernovas nas partes centrais da Galáxia. O NGC 6522 na janela do Baade é um representante desta classe de aglomerados. Análises de abundância de estrelas individuais nesses aglomerados confirmaram sua metalicidade de [Fe/H] -1.0, enriquecimento em elementos-$\\alpha$ e detectaram uma variação nas abundâncias dos elementos pesados de processo-s. Entre os maiores enriquecimentos em Y e Ba, a explicação usual da transferência de massa de uma companheira do ramo assintótico das gigantes pode não se aplicar, e um enriquecimento por estrelas massivas de alta rotação foi sugerido. A fim de estudar melhor as abundâncias em NGC 6522, obtivemos um programa com o FLAMES em 2012, a partir da qual, com os dados de UVES, mostramos que o enriquecimento em elementos-s ainda poderia ser acomodado com o modelo de transferência de massa de uma estrela companheira. Além disso, obtivemos novos dados com o FLAMES em 2016. No presente trabalho analisamos outras 6 estrelas observadas em alta resolução com UVES, e 32 estrelas em resolução média-alta observadas com GIRAFFE, onde foram selecionadas por suas velocidades radiais em torno de -14,3 km/s com uma abrangência de ±15 km/s. Os parâmetros atmosféricos e as abundâncias dos elementos leves C, N, O, elementos de Z ímpar Na e Al, elementos-$alpha$ Mg, Si, Ca, Ti, elementos de pico de ferro Mn, Cu, Zn, elementos de processo-s Y, Zr, Ba, La, Ce, Nd e o elemento de processo-r Eu são derivados para a amostra UVES e preliminarmente para a amostra GIRAFFE. Entre as estrelas UVES, duas delas mostram um enriquecimento significativo nos elementos do processo-s e uma com alto valor nas razões [Y/Ba] e [Zr/Ba], sugerindo um enriquecimento por estrelas massivas de alta rotação. / There is a concentration of moderately metal-poor globular clusters in the Galactic bulge, and many of them show a Blue Horizontal Branch (BHB). These characteristics together point to an old age. In order to better understand the origin of these clusters, the study of their abundance pattern can help identifying the kind of the earliest supernovae in the central parts of the Galaxy. NGC 6522 in Baades Window is a representative of this class of clusters. Abundance analyses of individual stars in this clusters have confirmed its metallicity of [Fe/H]-1.0, enhanced -elements, and detected a variation in the abundances of the s-process heavy elements. Among the highest enhancements of Y and Ba, the usual explanation of mass transfer from a companion in the Asymptotic Giant Branch might not apply, and an enrichment by early fast-rotating massive stars was suggested. In order to further study the abundances in NGC 6522 we obtained a run with FLAMES- UVES in 2012, from which with the UVES data we have shown that the enhancement in s-elements could still be accommodated with the companion transfer model. We further obtained new data with FLAMES-UVES in 2016. In the present work we analyze another 6 stars observed at high resolution with UVES, and 32 stars at medium-high resolution observed with GIRAFFE. The latter were selected from their radial velocities of -14.3±15 km/s. The abundances of the light elements C, N, O, odd-Z elements Na, Al, -elements Mg, Si, Ca, Ti, iron-peak elements Mn, Cu, Zn, s-process elements Y, Zr, Ba, La, Ce, Nd and r-process element Eu are derived. Among the UVES stars, two of them show a significant enrichment in s-process elements and one of them show high [Y/Ba] and [Zr/Ba] ratios, suggesting that an early enrichment by fast rotating massive stars is a probable scenario.

Este trabalho tem como objetivo o ensino dos fundamentos da Astrofísica Estelar moderna a alunos do Ensino Médio através de uma abordagem empírica que usa como ferramentas principais da metodologia a observação, o registro, a análise e a interpretação das mudanças de brilho das estrelas variáveis ao longo do tempo. Mediante técnicas simples (fotometria visual) para a estimativa dos valores dos brilhos aparentes (magnitudes) dessas estrelas no decorrer de vários meses, o aluno coleta seus próprios dados observacionais. Em seguida, esses dados serão colocados em gráficos (curvas de luz), cuja análise permitirá a medida de seus períodos e amplitudes de variação, bem como a determinação de uma série de parâmetros que caracterizam as propriedades físicas das estrelas. O estudo é conduzido de uma forma que permite apresentar aos alunos vários dos grandes temas da Astrofísica contemporânea sem que eles percam o vínculo sensorial com a observação direta dos fenômenos celestes, seja com auxílio de instrumental modesto (binóculos ou pequenos telescópios), seja até mesmo a olho nu. O produto final de nosso trabalho é um Guia de Estudos intitulado Astrofísica Estelar para o Ensino Médio, em doze capítulos e mais de trezentas páginas, que está incluído em sua íntegra nesta monografia. O Guia foi desenvolvido tendo como alvos principais os alunos e professores do Ensino Médio formal. Não obstante, ele pode ser também utilizado por qualquer pessoa que tenha interesse no assunto e que possua os conceitos necessários de Matemática e Física do Ensino Médio; ou ainda em cursos do ensino não-formal que sejam ministrados, por exemplo, por planetários, museus de ciência e astrônomos amadores (situação essa testada com ótimos resultados pelo autor). Por fim, vale mencionar que, neste tipo de aprendizado (conhecido como research-based education, que poderíamos traduzir livremente como aprendizado vinculado à pesquisa), utilizamos intensivamente diversos recursos tecnológicos disponibilizados gratuitamente na internet pelas grandes entidades internacionais que se dedicam à pesquisa e ao estudo das estrelas variáveis tais como softwares específicos, bancos de dados, simulações e cartas para a estimativa das magnitudes. O uso dessa metodologia vinculada à pesquisa, em nossa experiência, se constitui em um fator valioso para desenvolver nos alunos a criatividade, o raciocínio crítico, a familiarização com o método científico e as habilidades para a pesquisa. / This work aims at teaching the fundamental aspects of Stellar Astrophysics to high school students through an empirical approach which uses variable stars observations, data collection, and the analysis and interpretation of brightness changes as key methodological tools. By using some simple techniques (visual photometry) to estimate the values of apparent brightness (magnitudes) of these stars over several months, the student collects his/her own observational data. Subsequently, that data will be plotted in graphs (light curves), whose analysis will in turn allow the determination of its periods and amplitudes of variation, as well as of a series of physical parameters that characterize the physical properties of the stars. The whole study is conducted in a way that shows students several of the major themes of contemporary Astrophysics without losing their sensory link with the direct observation of celestial phenomena - whether with the aid of modest instruments (binoculars or small telescopes) or even naked eye. The final product of our work is a Study Guide called \"Stellar Astrophysics for High School\" in twelve chapters and more than three hundred pages, which is included in their entirety in this monograph. The Guide was developed with the main targets being students and teachers of the formal high school level. Nevertheless, it can also be used by anyone who has an interest in the subject and who possesses the required concepts of high school Mathematics and Physics; or even in non-formal teaching courses that are taught, for example, by planetariums, science museums and amateur astronomers (a situation that has been tested with great results by the author). Last but not least, it is worth mentioning that in this type of learning (known as \"research-based education\") we intensively use various technological resources freely available on the internet from the great international entities that are dedicated to the research and study of variable stars such as specific softwares, databases, simulations and charts for estimating magnitudes. The use of research-based education, in our experience, is a valuable tool to foster and develop students creativity, critical thinking, and the familiarization with the scientific method and research skills.

Este trabalho tem como objetivo o ensino dos fundamentos da Astrofísica Estelar moderna a alunos do Ensino Médio através de uma abordagem empírica que usa como ferramentas principais da metodologia a observação, o registro, a análise e a interpretação das mudanças de brilho das estrelas variáveis ao longo do tempo. Mediante técnicas simples (fotometria visual) para a estimativa dos valores dos brilhos aparentes (magnitudes) dessas estrelas no decorrer de vários meses, o aluno coleta seus próprios dados observacionais. Em seguida, esses dados serão colocados em gráficos (curvas de luz), cuja análise permitirá a medida de seus períodos e amplitudes de variação, bem como a determinação de uma série de parâmetros que caracterizam as propriedades físicas das estrelas. O estudo é conduzido de uma forma que permite apresentar aos alunos vários dos grandes temas da Astrofísica contemporânea sem que eles percam o vínculo sensorial com a observação direta dos fenômenos celestes, seja com auxílio de instrumental modesto (binóculos ou pequenos telescópios), seja até mesmo a olho nu. O produto final de nosso trabalho é um Guia de Estudos intitulado Astrofísica Estelar para o Ensino Médio, em doze capítulos e mais de trezentas páginas, que está incluído em sua íntegra nesta monografia. O Guia foi desenvolvido tendo como alvos principais os alunos e professores do Ensino Médio formal. Não obstante, ele pode ser também utilizado por qualquer pessoa que tenha interesse no assunto e que possua os conceitos necessários de Matemática e Física do Ensino Médio; ou ainda em cursos do ensino não-formal que sejam ministrados, por exemplo, por planetários, museus de ciência e astrônomos amadores (situação essa testada com ótimos resultados pelo autor). Por fim, vale mencionar que, neste tipo de aprendizado (conhecido como research-based education, que poderíamos traduzir livremente como aprendizado vinculado à pesquisa), utilizamos intensivamente diversos recursos tecnológicos disponibilizados gratuitamente na internet pelas grandes entidades internacionais que se dedicam à pesquisa e ao estudo das estrelas variáveis tais como softwares específicos, bancos de dados, simulações e cartas para a estimativa das magnitudes. O uso dessa metodologia vinculada à pesquisa, em nossa experiência, se constitui em um fator valioso para desenvolver nos alunos a criatividade, o raciocínio crítico, a familiarização com o método científico e as habilidades para a pesquisa. / This work aims at teaching the fundamental aspects of Stellar Astrophysics to high school students through an empirical approach which uses variable stars observations, data collection, and the analysis and interpretation of brightness changes as key methodological tools. By using some simple techniques (visual photometry) to estimate the values of apparent brightness (magnitudes) of these stars over several months, the student collects his/her own observational data. Subsequently, that data will be plotted in graphs (light curves), whose analysis will in turn allow the determination of its periods and amplitudes of variation, as well as of a series of physical parameters that characterize the physical properties of the stars. The whole study is conducted in a way that shows students several of the major themes of contemporary Astrophysics without losing their sensory link with the direct observation of celestial phenomena - whether with the aid of modest instruments (binoculars or small telescopes) or even naked eye. The final product of our work is a Study Guide called \"Stellar Astrophysics for High School\" in twelve chapters and more than three hundred pages, which is included in their entirety in this monograph. The Guide was developed with the main targets being students and teachers of the formal high school level. Nevertheless, it can also be used by anyone who has an interest in the subject and who possesses the required concepts of high school Mathematics and Physics; or even in non-formal teaching courses that are taught, for example, by planetariums, science museums and amateur astronomers (a situation that has been tested with great results by the author). Last but not least, it is worth mentioning that in this type of learning (known as \"research-based education\") we intensively use various technological resources freely available on the internet from the great international entities that are dedicated to the research and study of variable stars such as specific softwares, databases, simulations and charts for estimating magnitudes. The use of research-based education, in our experience, is a valuable tool to foster and develop students creativity, critical thinking, and the familiarization with the scientific method and research skills.

Há uma concentração de aglomerados globulares moderadamente pobres em metais no bojo galáctico, e muitos deles mostram um Ramo Horizontal Azul (BHB). Essas características juntas apontam para uma idade antiga. Para entender melhor a origem desses aglomerados, o estudo de seu padrão de abundâncias pode ajudar a identificar o tipo das primeiras supernovas nas partes centrais da Galáxia. O NGC 6522 na janela do Baade é um representante desta classe de aglomerados. Análises de abundância de estrelas individuais nesses aglomerados confirmaram sua metalicidade de [Fe/H] -1.0, enriquecimento em elementos-$\\alpha$ e detectaram uma variação nas abundâncias dos elementos pesados de processo-s. Entre os maiores enriquecimentos em Y e Ba, a explicação usual da transferência de massa de uma companheira do ramo assintótico das gigantes pode não se aplicar, e um enriquecimento por estrelas massivas de alta rotação foi sugerido. A fim de estudar melhor as abundâncias em NGC 6522, obtivemos um programa com o FLAMES em 2012, a partir da qual, com os dados de UVES, mostramos que o enriquecimento em elementos-s ainda poderia ser acomodado com o modelo de transferência de massa de uma estrela companheira. Além disso, obtivemos novos dados com o FLAMES em 2016. No presente trabalho analisamos outras 6 estrelas observadas em alta resolução com UVES, e 32 estrelas em resolução média-alta observadas com GIRAFFE, onde foram selecionadas por suas velocidades radiais em torno de -14,3 km/s com uma abrangência de ±15 km/s. Os parâmetros atmosféricos e as abundâncias dos elementos leves C, N, O, elementos de Z ímpar Na e Al, elementos-$alpha$ Mg, Si, Ca, Ti, elementos de pico de ferro Mn, Cu, Zn, elementos de processo-s Y, Zr, Ba, La, Ce, Nd e o elemento de processo-r Eu são derivados para a amostra UVES e preliminarmente para a amostra GIRAFFE. Entre as estrelas UVES, duas delas mostram um enriquecimento significativo nos elementos do processo-s e uma com alto valor nas razões [Y/Ba] e [Zr/Ba], sugerindo um enriquecimento por estrelas massivas de alta rotação. / There is a concentration of moderately metal-poor globular clusters in the Galactic bulge, and many of them show a Blue Horizontal Branch (BHB). These characteristics together point to an old age. In order to better understand the origin of these clusters, the study of their abundance pattern can help identifying the kind of the earliest supernovae in the central parts of the Galaxy. NGC 6522 in Baades Window is a representative of this class of clusters. Abundance analyses of individual stars in this clusters have confirmed its metallicity of [Fe/H]-1.0, enhanced -elements, and detected a variation in the abundances of the s-process heavy elements. Among the highest enhancements of Y and Ba, the usual explanation of mass transfer from a companion in the Asymptotic Giant Branch might not apply, and an enrichment by early fast-rotating massive stars was suggested. In order to further study the abundances in NGC 6522 we obtained a run with FLAMES- UVES in 2012, from which with the UVES data we have shown that the enhancement in s-elements could still be accommodated with the companion transfer model. We further obtained new data with FLAMES-UVES in 2016. In the present work we analyze another 6 stars observed at high resolution with UVES, and 32 stars at medium-high resolution observed with GIRAFFE. The latter were selected from their radial velocities of -14.3±15 km/s. The abundances of the light elements C, N, O, odd-Z elements Na, Al, -elements Mg, Si, Ca, Ti, iron-peak elements Mn, Cu, Zn, s-process elements Y, Zr, Ba, La, Ce, Nd and r-process element Eu are derived. Among the UVES stars, two of them show a significant enrichment in s-process elements and one of them show high [Y/Ba] and [Zr/Ba] ratios, suggesting that an early enrichment by fast rotating massive stars is a probable scenario.