In this work, we study theoretical and observational issues about pulsars (PSRs), pulsar wind nebulae (PWNe) and supernova remnants (SNRs). In particular, the spectral modeling of young PWNe and the X-ray analysis of SNRs with magnetars comparing their characteristics with those remnants surrounding canonical pulsars. The spectra of PWNe range from radio to γ-rays. They are the largest class of identified Galactic in γ-rays increasing the number from 1 to ∼30 during the last years. We have developed a detailed spectral code which reproduces the electromagnetic spectrum of PWNe in free expansion (tage .10 kyr). We shed light and try to understand issues on time evolution of the spectra, the synchrotron self-Compton dominance in the Crab Nebula, the particle dominance in PWNe detected at TeV energies and how physical parameters constrain the detectability of PWNe at TeV. We make a systematic study of all Galactic, TeV-detected, young PWNe which allows to find correlations and trends between parameters. We also discuss about the spectrum of those PWNe not detected at TeV and if models with low magnetized nebulae can explain the lack of detection or, on the contrary, high-magnetization models are more favorable. Regarding the X-ray analysis of SNRs, we use X-ray spectroscopy in SNRs with magnetars to discuss about the formation mechanism of such extremely magnetized PSRs. The alpha-dynamo mechanism proposed in the 1990’s produces an energy release that should have influence in the energy of the SN explosion. We extend the work done previously done by Vink & Kuiper (2006) about the energetics of the SN explosion looking for this energy release and we look for the element ionization and the X-ray luminosity and we compare our results with other SNRs with an associated central source.

El objetivo de esta tesis es ampliar nuestra comprensión de la física de dos clases de fuentes astrofísicas entre las más importantes emisoras de radiación no-térmica: blazars y púlsares. En particular, la tesis relata sobre la observación del blazar B3 2247 381 y el púlsar del Cangrejo. Este estudio se llevó a cabo mediante la medición de rayos gamma por encima de ~50 GeV con los telescopios MAGIC. Las dos clases de fuentes incluidas en esta tesis no están fuertemente relaccionadas, sin embargo, representan dos ejemplos interesantes de cómo observaciones de rayos gamma en una gama de energía cerca del umbral de MAGIC puedan conducir a avances en la comprensión de los mecanismos de emisión, y a veces a descubrimientos sorprendentes. Los blazares son galaxias activas con un chorro relativista propulsado por su agujero negro central y dirigido hacia el observador. La emisión de rayos gammas procede de partículas cargadas aceleradas en el chorro. El tipo de partículas aceleradas, la posición de la emisión y el mecanismo de aceleración son algunas de las preguntas abiertas sobre los blazars. Además, su observación puede proporcionar límites sobre la luz de fondo extragaláctica (EBL), importante para comprender la formación y evolución de las primeras galaxias. B3 2247+381 ya se observó con MAGIC en el modo monoscópico en 2006, pero no fue detectado. En 2009, el comienzo de las observaciones estereoscópicas mejoró la sensibilidad de MAGIC, y se propuso su re-observación. Se detectó en Octubre de 2010, conseguentemente se determinó su espectro por encima de 200 GeV. No se encontró variabilidad. Esta evidencia, junto con las observaciones en otras longitudes de onda, se interpretó mediante un simple modelo Synchrotron Self Compton (SSC) a una zona con parámetros similares a los adoptados por otros blazars. Aunque B3 2247+381 no sea una fuente sorprendente,estos resultados conferman de la validez de modelo SSC y amplian la base de datos disponibles para estudios de EBL y de población. Los púlsares son estrellas de neutrones altamente magnetizadas, que girando emiten pulsos de radiación electromagnética en todas las longitudes de onda. Hasta hace poco, no se había detectado ningun púlsar por encima de 100 GeV, de acuerdo con la las predicciones del modelo “outer gap” (OG) de un corte exponencial en el espectro de energía alrededor de algunos GeV. MAGIC observó el púlsar del Cangrejo entre 2009 y 2011, recogiendo 73 horas de datos stereo de buena calidad. Un plug-in para el software de timing TEMPO2 fue escrito para calcular las fases de los succesos mediante efemérides radio. La análisis fue adaptada para obtener un bajo umbral de energía. Una pulsación significativa (>6.8 sigma) se detectó en el rango de energía 46-416 GeV. La curva de luz presenta dos picos (P1 y P2), en línea con los de energías más bajas, pero más estrechos y con proporción P1/P2 de 0,5. Los espectros de energía resueltos en fase continuan como una ley de potencia con un índice espectral de ~-4 hasta las energías más altas, en fuerte desacuerdo con todas predicciones. Un modelo OG ampliado interpreta esta emisión como procedente de inverse Compton scattering por pares secundarios y terciarios sobre fotones IR/UV. Otras explicaciones existen, algunas predicen características espectrales comprobables con más observaciones. Queda para averiguar si el Púlsar del Cangrejo es único en su clase o si la emisión de rayos gamma hasta centenares de GeV está presente en otros púlsares. Durante el transcurso de esta tesis también he trabajado activamente en el para la actualización de la camera y del sistema de lectura de datos de MAGIC, que asegurará observaciones más eficientes y más estables. / The goal of this thesis is to expand our understanding of the physics of two astrophysical source classes amongst the most prominent emitters of non-thermal radiation: blazars and pulsars. In particular, the thesis reports the observation of the blazar B3 2247+381 and the Crab pulsar. This study was carried out by measuring gamma-ray emission above ~50 GeV from these sources with the MAGIC telescopes. The two source classes covered in this thesis are not closely related, however they represent two interesting examples of how gamma-ray observations between 50 and few hundreds of GeV, an energy range close to the threshold of MAGIC, can lead to advancements in the understanding of the emission mechanisms, and sometimes to surprising discoveries. Blazars are a type of active galaxies with a relativistic jet powered by their central black hole and directed towards the observer. Gamma-ray emission originates from charged particles accelerated in the jet. The nature of the accelerated particles, the position of the emission and the acceleration mechanism are some of the open questions about blazars. Furthermore, their observation can provide indirect limits on the extragalactic background light (EBL), important for understanding early galaxy formation and evolution. B3 2247+381 was observed already by MAGIC in monoscopic mode in 2006, but eluded detection. In 2009, the commencement of stereoscopic observations enhanced the sensitivity of MAGIC, so it was proposed for re-observation. It was detected in October 2010, leading to the determination of its spectrum above 200 GeV. No significant variability could be found. This evidence, together with observations at other wavelengths, is interpreted using a simple one-zone Synchrotron Self Compton (SSC) model, with parameters similar to those adopted for other blazars. Even if B3 2247+381 was not a surprising source, these results confirm the validity of SSC models and enlarge the data base to be used in EBL and blazar population studies. Pulsars are highly magnetized, rotating neutron stars that emit periodic radiation at all wavelengths. Until recently, no pulsar was detected above 100 GeV, in agreement with the “outer gap” (OG) model predictions of an exponential cutoff in the energy spectrum at few GeV. For the Crab pulsar however, the presence of said cutoff was questioned in 2010 by MAGIC monoscopic measurement. MAGIC observed the Crab pulsar in stereoscopic mode between 2009 and 2011, collecting 73 hours of good quality data. A plug-in for the TEMPO2 timing software was written to calculate the event phases using radio ephemerides. The analysis cuts were customized to obtain the lowest energy threshold possible. A significant pulsation (>6.8 sigma) was detected in the energy range 46 - 416 GeV. The folded light curve shows two peaks (P1 and P2), aligned with the ones at lower energies, but narrower and with P1/P2 ratio of ~0.5. The phase-resolved gamma-ray energy spectra continue as a power-law with a spectral index ~-4 up to the highest energies, in stark disagreement with all predictions. An extended OG model interprets this emission as high-altitude inverse Compton scattering of secondary and tertiary pairs on IR/UV photons. Other explanations exists, some predicting spectral features testable with further MAGIC observations. It remains to be understood if the Crab pulsar is unique in its kind or if gamma-ray emission up to hundreds of GeV is present in other pulsars. During the course of this thesis I was also actively involved the work for the MAGIC camera and readout upgrade, which will assure more efficient and stabler observations in the future.

Avui en dia, l'Univers sembla estar experimentant una fase d'expansió accelerada, com ho demostren les dades de supernoves i posteriorment corroborada per una sèrie de mesuraments cosmològiques -molt recentment pel satèl·lit Planck. Mentre que aquesta expansió pot ser descrit en la teoria de la gravetat d'Einstein mitjançant la invocació de l'existència d'una positiva, però extremadament petita constant cosmològica, Λ, connectat al buit quàntic, s'han proposat moltes alternatives. A grans trets, el contingut d'energia de l'univers actual es pot dividir en 5% de la matèria bariònica i el 95% d'un invisible (conegut com el "sector fosc", perquè els seus components no interactuen electromagnèticament), el 25% del qual constituït per matèria no-relativista, partícules massives d'interacció feble ("matèria fosca freda") i un 75% d'un component amb una enorme pressió negativa, l'anomenada "energia fosca". La naturalesa d'aquest últim component és completament desconegut, això justifica que s'han proposat molts candidats "de prova". De moment, la més simple i de més èxit és la constant cosmològica, esmentada anteriorment. No obstant això, pateix de dos inconvenients principals a nivell teòric: el problema de la coincidència i el problema del “fine-tunning”. L'objectiu d'aquesta memòria és proposar i ajustar els models cosmològics de l'energia fosca que eviten aquestes dificultats. Aquesta tesi està organitzada de la següent manera: Els capítols § 2, § 3 i § 4 s'introdueixen conceptes bàsics utilitzats en considerar els diferents models que conformen el nostre treball de recerca. Els següents capítols se centren en els diferents models cosmològics. Al § 5, l'energia fosca compleix el principi hologràfic i es postula que interactua (també sense gravetat) amb la matèria fosca. El principi hologràfic estableix una escala de longitud, en aquest cas la longitud d' Hubble, és a dir, la distància que limita els esdeveniments causalment connectats. Al capítol § 6, s'estudia amb més profunditat el model anterior, i es presenta una alternativa al mateix. Tots dos models comparteixen l'evolució fons idèntica però cada component es comporta de manera diferent, la qual cosa indueix un comportament divers quan es consideren les pertorbacions. Això permet discriminar observacionalment un model de l'altre. Un model d'energia fosca hologràfica més es proposa en el § 7, aquest amb l’escala de longitud determinada per el Radi de Ricci (és a dir, la mida màxima d'una pertorbació que condueix a un forat negre). Un cop més, es suposa una interacció no-gravitacional entre l'energia fosca i la matèria fosca. Al § 8, s'estudia un model unificat (amb una unificació entre la matèria fosca ad energia fosca) proposat anteriorment. Atès que l'espai de paràmetres que s'ajusta a les dades observacionals és molt petit (i també en vista del seu interès teòric), descomponem el component únic en matèria fosca freda i buit que interactuen entre ells. Com a conseqüència, l'espai de paràmetres permesos queda augmentada considerablement. Encara que els models esmentats anteriorment imiten a nivell de fons el model ΛCDM estàndard, els components foscos evolucionen de manera molt diferent. Per estudiar-los rigorosament, els codis numèrics de les pertorbacions cosmològiques han de ser adequadament modificats, amb l'inconvenient d'incrementar notablement el temps de càlcul. Aquest fet és alleujat al § 9, on un nou mètode per calcular l'espectre de potència dels models d'energia fosca és proposat. Finalment, en el § 10 tres noves parametritzacions del paràmetre de desacceleració, amb base a arguments termodinàmics sòlids, es proposen i es contrasta amb les dades observacionals. / Nowadays the Universe appears to be undergoing a phase of accelerated expansion, as witnessed by supernovae data and later corroborated by a host a cosmological measurements -very recently by the Planck satellite. While this expansion can be described in Einstein’s theory of gravity by invoking the existence of a positive but exceedingly small cosmological constant, Λ, connected to the quantum vacuum, many alternative, and sometimes sophisticated, explanations have been proposed. Roughly, the energy content of the present universe can be split into 5% of baryonic matter and 95% of a non-visible (dubbed the “dark sector” because its components do not interact electromagnetically) whose 25% consists of non-relativistic, weakly interacting massive particles (“cold dark matter”) and a 75% of a component with a huge negative pressure, the so-called “dark energy”. The nature of the latter component is completely unknown; this justifies that many “trial” candidates have been proposed. By far, the simplest and most successful one is the cosmological constant, mentioned above. However, it suffers from two main drawbacks at the theoretical level: the coincidence problem and the fine tuning problem. The aim of this Memoir is to propose and constrain cosmological models of dark energy that circumvent these difficulties. This Memoir is organized as follows: The Chapters §2, §3 and §4 introduce basic concepts widely used when considering the different models that conforms our research work. The following Chapters focus on the different cosmological models. In §5 dark energy is considered connected to the holographic principle and posits that it interacts (also non-gravitationally) with dark matter. The holographic principle sets a length scale, in this case the Hubble length, i.e., the scale of the causally connected events. In §6 the previous model is studied more deeply and an alternative to it is presented. Both models share identical background evolution but each component behaves differently, which induces a diverse behavior at the perturbative level. This allows to observationally discriminate one model from the other. A further holographic dark energy model is proposed in §7; this one based on the Ricci length (i.e., the maximum size a perturbation can have leading to a black hole). Again, a non-gravitational interaction is assumed between dark energy and dark matter. In §8, a unified dark model (featuring a unification between dark matter ad dark energy) previously proposed is studied. Since the parameter space that fits the observational data is very narrow (and also in view of its theoretical interest), we decompose the single energy component into cold dark matter and quantum vacuum interacting with one another. As a consequence the allowed parameter space gets substantially augmented. Although the models mentioned above mimic at the background level the standard ΛCDM model, the dark components evolve very differently. To rigorously study them, the numerical codes for the cosmological perturbations must be suitably modified, with the drawback of notably increasing the computational time. This is much alleviated in §9 where a novel method to calculate the matter power spectrum of dark energy models is proposed. Finally, in §10 three model independent parameterizations of the deceleration parameter, based on solid thermodynamic arguments, are proposed and contrasted with the observational data.

High-mass binary systems involve extreme environments that produce non-thermal emission from radio to gamma rays. Only three types of these systems are known to emit persistent gamma-ray emission: colliding-wind binaries, high-mass X-ray binaries and gamma-ray binaries. This thesis is focused on the radio emission of high-mass binary systems through interferometric observations, and we have explored several of these sources with low- and high-frequency radio observations, and very high-resolution VLBI ones. We have studied the gamma-ray binary LS 5039 at low and high frequencies, and we have determined its spectra and light-curves in the frequency range of 0.15—15 GHz by analyzing radio observations from the VLA, GMRT and WSRT. We have observed that its spectrum is persistent along the time on day, month and year timescales, exhibiting a turnover at 0.5 GHz. The obtained quasi-simultaneous spectra reveal subtle differences between them. Synchrotron self-absorption can explain the observed spectra, but the Razin effect is necessary at some epochs. This is the first time that this effect is reported in a gamma-ray binary. With all these data and a simple model, we have estimated the physical properties of the radio emitting region, providing an estimation of its size, the magnetic field, the electron density, and the mass-loss rate of the companion star. We have also explored the low-frequency emission of the gamma-ray binary LS I +61 303 through GMRT and LOFAR observations. We have detected for the first time a gamma-ray binary at a frequency as low as 150 MHz. We have also determined the light-curves of the source at 150, 235 and 610 MHz. These light-curves are modulated with the orbital and superorbital period, with a quasi-sinusoidal modulation along the orbital phase. The shifts observed between the orbital phases at which the maximum emission takes place at different frequencies have been modeled with a simple model, suggesting an expanding emitting region, with an expansion velocity close to the stellar wind one. The gamma-ray binary HESS J0632+057 has been explored with a very high-resolution EVN observation to unveil the evolution of its radio emission along the orbit. However, the source was not detected, setting an upper-limit which is one order of magnitude below the radio emission detected in previous observations. We have discovered a new colliding wind binary (HD 93129A) through a multiwavelength campaign with optical and LBA radio data. We have resolved the radio emission from the wind collision region, observing the expected bow-shaped structure. This source is one of the earliest, hottest, and most massive binary systems discovered up to now. We provide a rough estimation of the wind momentum rates ratio based on the observed structure. We have also observed an increase of the radio emission during the last years, as the system approaches to the periastron passage, which is estimated to take place in ~2024. Finally, we performed radio observations on two new sources that were hypothesized to be gamma-ray binaries. On one hand, the star TYC 4051-1277-1 was initially proposed to be associated with a non-thermal radio source, but he have concluded that the radio emission is originated by a quasar. On the other hand, MWC 656 has been discovered to be the first Be/BH binary system. However, its radio emission remains undetected. Based on these results, we have improved the knowledge of several high-energy binary systems through their radio emission, conducting for the first time detailed low-frequency estudies on these types of sources. / Las binarias de alta energía son sistemas que producen emisión de rayos X y/o rayos gamma, debido a la presencia de un entorno suficientemente energético como para acelerar partículas hasta velocidades relativistas. Sólo tres tipos de binarias han sido detectadas en rayos gamma de forma persistente: binarias con colisión de vientos, binarias de rayos X de alta masa o binarias de rayos gamma. Todas ellas involucran una estrella masiva (con una masa superior a 8 veces la masa solar) y a otra estrella masiva o a un objeto compacto. Esta tesis está centrada en el estudio de la emisión radio de estos sistemas a través de observaciones con radio interferómetros. Se han estudiado dos binarias de rayos gamma a bajas frecuencias (LS 5039 y LS I +61 303), obteniendo sus curvas de luz y espectros. Éstos nos han permitido determinar propiedades físicas de la región emisora, como el campo magnético, la tasa de pérdida de masa, o la velocidad de expansión de dicha región. También hemos revelado la presencia del efecto Razin en la parte absorbida del espectro de LS 5039, siendo la primera vez que se detecta en una binaria de rayo gamma. Además, se ha detectado por primera vez una binaria de rayos gamma, LS I +61 303, a una frecuencia tan baja como 150 MHz. También se ha estudiado la binaria de rayos gamma HESS J0632+057 con observaciones radio de muy alta resolución, aunque la misma no ha sido detectada. Se ha descubierto una nueva binaria con colisión de vientos, HD 93129A, a través de observaciones radio de muy alta resolución y observaciones ópticas. Por último, se han llevado a cabo observaciones radio de dos fuentes que eran candidatas a ser binarias de rayos gamma.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:00:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290835.pdf: 27603023 bytes, checksum: 5603efd69a345c88a9b95f9ea1fd5353 (MD5) / Por serem objetos compactos, anãs brancas têm gravidades superficiais que chegam a ser 104 vezes superiores à do Sol. Qualquer atmosfera sob um campo gravitacional tão intenso sofre uma estratificação dos seus elementos químicos. Os metais afundam na atmosfera em escalas de tempo curtas quando comparadas com o tempo de resfriamento do objeto. Valores típicos são de 102 anos para atmosferas compostas de Hidrogênio e 105 anos para atmosferas de Hélio (Jura, 2008; von Hippel; Thompson, 2007; Paquette et al., 1986). Não obstante esta expectativa teórica, há muito tempo já se conhece anãs brancas com atmosferas ricas em metais. Hoje, com o Sloan Digital Sky Survey, o número já se aproxima de duas centenas (Dufour et al., 2010). Como a escala de tempo para os elementos pesados afundar é curta, é preciso que haja uma deposição contínua de matéria sobre a estrela para manter a metalicidade observada. Jura et al. (2009) estimam um valor típico de 1018 g/s. É um valor alto, que só pode ser explicado pela queda de um asteroide ou pequeno planeta, que seria destruído por forças de maré e formaria um disco de poeira que seria acrescido sobre a estrela (Farihi et al., 2010). Estes discos devem espalhar, absorver e reemitir luz da Anã Branca. No momento são conhecidos cerca de duas dezenas de objetos que apresentam um excesso de emissão no infravermelho próximo. Esta é uma evidência fortíssima para a presença de um disco de poeira, que reemite nesta faixa. No entanto, quase todos os estudos realizados até o momento limitaram-se a procurar estudar o disco somente pela sua assinatura de emissão no infravermelho. Neste trabalho mostramos que é possível obter importantes vínculos observacionais no ultravioleta próximo e no óptico. Nestas faixas espectrais podemos detectar a absorção do disco quando ele obscurece a estrela ou luz espalhada por ele. Nossa abordagem se desenvolveu em duas frentes. A primeira é um tratamento analítico do problema. A segunda é numérica, através de técnicas de Transferência Radiativa por Monte Carlo. Ambas as técnicas concordam entre si nos limites físicos esperados e preveem que é possível obter parâmetros físicos do sistema através de espectroscopia e polarização.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:13:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293352.pdf: 10628653 bytes, checksum: 680b72766b7f7101ccb65b1ff4fe8b5b (MD5) / Observações mostram que algumas anãs brancas ricas em metais, como cálcio e silício, possuem um excesso no infravermelho. A associação desse excesso à presença de metais nesses objetos levou à ideia de que discos ou nuvens de poeira poderiam ser tragados lentamente pela estrela. Estudos dessas estruturas tem focado sua atenção na região infravermelha do espectro por causa da baixa temperatura da poeira ($\sim$ 1000K) que contribui efetivamente nos comprimentos de onda maiores. Sob nova perspectiva fizemos observaçõoes do espectro integrado estrela + disco desses objetos na faixa espectral do ultravioleta próximo e óptico, que nos permite detectar efeitos indiretos da presença de disco através da absorção e do espalhamento da luz emitida pela estrela. Se a forma da estrutura for casca esférica, serão observados os mesmos efeitos em todos os sistemas. Valendo-se de dados coletados em 2008 e 2010 com o espectrógrafo Goodman do telescópio SOAR, obtemos as análises observacionais a fim de determinar as grandezas físicas do disco, como massa, composição, profundidade óptica e inclinação relativa à linha de visada. Neste trabalho analisamos seis anãs brancas, entre os quais identificamos três casos onde é possível haver algum efeito.

Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / La observación de emisión Lyman alpha (Lyα) proveniente de galaxias es una técnica ampliamente utilizada para el estudio del universo a alto redshift (e.g. Shapley et al. 2003, Ouchi et al. 2008, Stark et al. 2010, Blanc et al. 2011). Sin embargo, a pesar de su importancia, los estudios estadísticos de esta emisión no abordan posibles sesgos al elaborar las muestras de objetos, induciendo discrepancias. Diferentes metodologías inducen selecciones en masa estelar (M∗), tasa de formación estelar (SFR) y metalicidad. Los perjuicios asociados a la forma actual de estudiar la emisión Lyα no solamente se restringen a sesgos en los resultados obtenidos, sino que también limitan nuestro entendimiento de este proceso radiativo en la población de galaxias. En consecuencia, nuestra comprensión de la emisión Lyα en dicha población es actualmente altamente especulativo. Todas estas razones justifican la necesidad de llevar a cabo un estudio de emisión Lyα en la población de galaxias, lo cual es el objetivo de esta tesis. El presente trabajo detalla los resultados de un exhaustivo análisis de emisión Lyα a alto redshift. Para ello, primero diseñamos una muestra de 629 galaxias observadas por CANDELS (Koekemoer et al. 2011, Grogin et al. 2011). Dicha muestra se encuentra especialmente di- señada para abarcar el rango de masa estelar 7.6 < log (M∗[M⊙]) < 10.6 y rango de redshift 3 < z < 4.6. Tras esta selección, realizamos espectroscopía de los objetos con el Michigan/- Magellan Fiber System (M2FS; Mateo et al. 2012). De esta forma, contamos con mediciones de flujo de Lyα, además de la fotometría CANDELS, la cual permite obtener masa estelar, luminosidad, tasa de formación estelar, y extinción para cada galaxia. Observamos que el Ancho Equivalente y Fracción de escape de Lyα decrecen con la masa estelar, luminosidad en el UV, tasa de formación estelar, y extinción de las galaxias. Además, introducimos aplica- ciones de estadística Bayesiana en este campo de la astrofísica. Esto nos permite concluir que un modelo de distribución exponencial es el más apropiado para reproducir nuestras distri- buciones de Ancho Equivalente de Lyα, además de caracterizar la completitud y significancia de las correlaciones que observamos. También estudiamos los impactos que tienen diferentes técnicas de selección de galaxias en las estadísticas observadas de Lyα. Lyman Break Galaxies y estudios de Lyα emitters seleccionan preferentemente galaxias de baja masa estelar y poco polvo interestelar. Finalmente, realizamos la primera predicción semi-analítica de la fracción de Lyα emitters hasta redshift 7, la cual se puede utilizar para restringir observacionalmente la época de reionización. Todos estos resultados no solamente contribuyen a comprender de mejor manera este tipo de radiación, sino que también establecen un nuevo marco para el análisis estadístico de este trazador del universo temprano.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work had to estimate the physical proprieties of the HII region NGC 346 (belonging the Small Magellanic Cloud) and the estimation of electron density at point-to-point to 17 other ionized nebulae, in Magellanic Cloud. We were used spectroscopic images of a long split with high signal noise in the optical region, at red (6 000 to 7 000 °A), and at blue (4 000 to 5 000 °A), this only for NGC 346. The [Oiii] (λ4959+λ5007)/λ4363 emission line ratio was used like electron temperature sensor, and for electron density we used the [S ii] λ6716/λ6731 emission line ratio. For NGC 346, we found a relative homogeneity to distribution of electron temperature, with an average weighted by the Hβ flux of 12 269 K (equivalent to a dispersion of 6,1%). We estimated the spatial temperature fluctuation t2s ≈ 0, 0021 (equivalent to a dispersion of 4,5%), and the temperature fluctuation parameter of 0,0082 (9,2% of dispersion). The magnitude of the temperature fluctuations observed is in agreement with the large scale variations in temperature predicted by standard photoionization models, but is too low to explain the abundance discrepancy problem. By contrast, we found a mean value weighted by the Hα flux for the electron density of 54,18 cm−3 with a dispersion of 13,5%. For the others HII regions studied, we obtained a individual mean electron density relatively low, less than 100 cm−3 for most of the objects and some positions on 30 Doradus. Some profiles have a roughly Gaussian shape for the density distribution, that suggest a free expansion of ionized gas into the interstellar medium, such as the profile of LMC: N160 A (both positions) and SMC: N88 (PA = 90o). A gradient of electron density could indicate the existence of champagne effect, we indentified a light gradient of density on 30 Doradus (PA = 10o and 24o) and LMC: N11 E profiles. Moreover, a variation abruptly in electron density can be understood by the braking action of the ionized gas in its movement toward a molecular cloud. This was evidenced on 30 Doradus (PA = 26o and 10o), LMC: N4 A, LMC: N11 B, SMC: N81, SMC: N83 A,C (both positions) and SMC: N88 (PA = 106o) profiles. These objects stand out as a target for more detailed studies for the greater understanding of the dynamic structures of ionized nebulae. / O objetivo desse trabalho foi estimar as propriedades físicas da região HII NGC 346 (pertencente a Pequena Nuvens de Magalhães) e a estimativa de densidade eletrônica ponto-a-ponto para outras 17 nebulosas ionizadas, tanto da Grande quanto da Pequena Nuvem de Magalhães. Foram utilizadas imagens espectroscópicas de fenda longa com alto sinal ruído na região do vermelho (6 000 a 7 000 °A), e do azul (4 000 a 5 000 °A) apenas para NGC 346, ambas as regiões no ótico. O sensor de temperatura eletrônica utilizado foi a razão de linhas do [Oiii] (λ4959 + λ5007)/λ4363, a densidade eletrônica foi obtida por meio da razão de linhas do [S ii] λ6716/λ6731. Para NGC 346 tem-se que os valores de temperatura eletrônica foram relativamente homogêneos, com média ponderada por fluxo em Hβ de 12 269 K (6,1% de dispersão). As flutuações superficiais de temperatura foram de t2s ≈ 0, 0021 (dispersão de 4,5%), e o parâmetro de flutuações de temperatura (t2) de aproximadamente 0,0082 (dispersão de 9,2%). Os resultados obtidos para a baixa dispersão de temperatura eletrônica e flutuações superficiais de temperatura concordam com os valores das variações em larga escala dos modelos de fotoionização. Contudo, tais resultados são insuficientes para explicar o problema da discrepância dos valores de abundância química. A dispersão de densidade eletrônica foi de 13,5% da média ponderada pelo fluxo em Hα (54,18 cm−3). Para as demais regiões HII estudadas obteve-se uma densidade eletrônica mediana individual relativamente baixa, menor que 100 cm−3 para a maioria dos objetos e algumas posições sobre 30 Doradus. Observa-se que alguns perfis apresentam uma forma aproximadamente gaussiana para a distribuição de densidade, sugerindo uma expansão livre do gás ionizado no meio interestelar, como exemplo tem-se os perfis de GNM: N160 A (ambas posições) e PNM: N88 (PA = 90o). A ocorrência de um gradiente de densidade eletrônica nos perfis pode indicar a existência do efeito champagne, um leve gradiente pôde ser percebido para 30 Doradus (PA = 10o e 24o) e GNM: N11 E. Ou ainda, uma queda abrupta na densidade eletrônica também sugere a existência de tal efeito, pois esta queda abrupta pode ser entendida pela ação de freamento do gás ionizado em seu movimento em direção a uma nuvem molecular. Esta ocorrência foi evidenciada nos perfis de 30 Doradus (PA = 26o e 10o), GNM: N4 A, GNM: N11 B, PNM: N81, PNM: N83 A,C (ambas posições) e PNM: N88 (PA = 106o). Estes objetos se destacam como alvo para estudos mais detalhados para o maior compreendimento das estruturas dinâmicas de nebulosas ionizadas.

Orientadores: Alvaro Rodolfo De Pierro, Nir Cohen / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-23T04:20:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salvador_ClariceFavaretto_D.pdf: 3183516 bytes, checksum: 9cd8ec601e86da1755ebf6b7a4ae663f (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: Armando Turtelli Junior, Walter Fulgione / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T10:14:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kemp_Ernesto_D.pdf: 10809239 bytes, checksum: 5d7a350deea9c8243bf06529cab72464 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: São descritos os principais aspectos da fenomenologia de colapsos gravitacionais estelares e ocorrência de supernovas. Também são apresentados os principais modelos que descrevem a emissão de neutrinos que acompanha esse tipo de evento astrofísico. Segue um panorama atual da astronomia neutrínica, com uma descrição detalhada do experimento LVD, cujo objetivo principal é a detecção de neutrinos de colapsos estelares. Ainda com relação ao LVD, discutem-se as medidas realizadas com um composto alternativo de cintilador, aditivado com gadolínio, que mostraram a melhoria alcançada no desempenho do módulo de detecção de neutrinos. É introduzido o formalismo de composição do sinal experimental de um burst de neutrinos de colapso, e são discutidas as características do sinal esperado no LVD. Os modelos de emissão neutrínica acima citados são usados como referência no cálculo do número de eventos esperados no experimento para um colapso localizado no centro da Galáxia. Considerando a proporção entre o número de eventos em diferentes canais de detecção do LVD e a energia média do espectro esperado de ¯ve, é possível estabelecer critérios para caracterizar os espectros de emissão e determinar seus parâmetros. A resolução alcançada com esse método foi obtida por simulações numéricas do sinal do LVD, considerando-se incertezas estatísticas e instrumentais. Finalizando, discutem-se efeitos da oscilação de neutrinos sobre o sinal esperado no LVD. Utilizando o formalismo de pacotes de onda, pode-se mostrar que a propagação no vácuo em distâncias astronômicas é incoerente, desacoplando os auto-estados de massa e cessando as oscilações. Entretanto, as conversões de sabor são ainda possíveis, e o fluxo de neutrinos das diferentes espécies deve atingir a Terra com seus espectros repopulados. Uma conseqüência desse fenômeno é uma possível ambigüidade na interpretação dos dados do LVD / Abstract: Not informed. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências