La missió SMOS de l'Agència Europea de l'Espai (ESA) té com a objectiu mesurar la humitat del sòl i la salinitat dels oceans, paràmetres fonamentals per tal d'entendre el canvi climàtic global.MIRAS (Radiòmetre de microones generador d'imatges pel mètode de síntesi d'obertura) és un tipus d'instrument nou per a l'observació de la terra i és l'únic instrument de la missió SMOS. Consisteix en un agrupació aprimada (thinned array) en forma d'i grega amb 21 elements per braç. Amb aquesta tècnica s'aconsegueixen grans obertures sintètiques amb una massa relativament reduida.Aquesta nova tecnologia ha estat triada per a la missió SMOS, per tal d'acomplir els criteris de resolució espacial (30-50km) i de temps de revisita (3 dies). En el camp de la radioastronomia ja es fan servir instruments similars a MIRAS, però en aquest cas les fontsobservades tenen una mida angular reduïda (estrelles i galàxies). En el cas de MIRAS, la terra és una font extensa que cobreix pràcticament tot el camp de visió de MIRAS, de tal manera que les tècniques de calibració desenvolupades per a radioastronomia no sónvàlides per a la missió SMOS.Aquesta tesi es concentra principalment en comprovar experimentalment diferents tècniques de calibració i demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges. La segona part està dedicada al mode polarimètric de MIRAS i a la capacitat d'aquest a millorar el rendiment de MIRAS. Aquest tesi es va iniciar l'any 2000 gràcies a una beca de dos anys (de l'estiu de 2000 a l'estiu de 2002) al centre ESTEC de l'Agència Europea de l'Espai als Països Baixos. Durant aquesta estada es van realitzar les primeres campanyes de mesura per tal de comprovar els mètodes de calibració i les capacitats de generar imatge de MIRAS. En aquests tests de validació d'imatge es va utilitzar un primer prototipus de MIRAS. La realització, planificació, preparació, execució i processament de les dades són part d'aquesta tesi. Aquelles campanyes van demostrar la capacitat dels mètodes de calibració indicant, a més en quina direcció calia continuar treballant per tal de refinar-los. També van demostrar la capacitat de MIRAS per a generar imatges,mitjançant la mesura de la seva resposta impulsional. En aquesta tesi se'n presenten els resultats més importants. Durant l'estada a ESTEC també es va realitzar treball teòric i simulacions sobre interferometria polarimètrica, contribuint d'aquesta manera a la formulació de la funció de visibilitat polarimètrica i a la definició del mode de funcionament polarimetric de MIRAS.La tesi es va continuar al Laboratori de Tecnologia Espacial (LST) de la Universitat Tecnològica de Hèlsinki (HUT) durant tres mesos (agost 2002 a octubre 2002) com a investigador convidat. Els coneixements adquirits prèviament van servir per a contribuir al desenvolupament de HUT-2D, el radiòmetre interferomètric aerotransportat de LST pensatcom a demostrador de la tecnologia emprada a MIRAS, confirmant els resultats obtinguts a les campanyes prèvies a ESTEC.El febrer de 2003 es va continuar la tesi a l'Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) amb un contracte de recerca del ministeri d'Educació i Ciència. Es va estudiar l'efecte dela rotació de Faraday a MIRAS. El resultat és una proposta de solució per a compensar-la fent servir el mode polarimètric de MIRAS. En el tram final de la tesi s'ha fet l'electrònica de control (EGSE) d'un demostrador aerotransportat de MIRAS (SAM), per a l'ESA. Aquest instrument permet fer ús del mètode de calibració per injecció de soroll a dues temperatures, que és un refinament dels anteriors mètodes de calibració dels prototipus de MIRAS. La tesi presenta resultats experimentals preliminars d'aquest mètode de calibració. / The SMOS mission of the European Space Agency (scheduled 2007) is devoted to measure Soil Moisture and Ocean Salinity, which are key parameters on the understanding of global climate change. The single instrument of this mission is the MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis), a new kind of instrument devoted to Earth observation. It is a thinned Y-shaped array with 21 elements per arm. With this technique a large synthetic aperture antenna with relative low weight can be obtained. This novel technique has been selected for the SMOS mission in order to fulfil both criteria ground resolution (35-50km) and revisit time (3 days). Similar instruments to MIRAS have already been used for radio astronomy but in that case only sources with a narrow angular size (stars and galaxies) were observed. In the case of MIRAS, the Earth is an extended source of thermal radiation, which almost fills up the complete field of view of MIRAS. The consequence of it is that the calibration techniques developed for radio astronomy may not be used in the SMOS mission. This thesis is mainly focused to experimentally test several calibration techniques and to prove the imaging properties of MIRAS. A second part is devoted to the polarimetric mode of MIRAS and its capability to improve its performance. This thesis was started thanks to a two year grant (from summer 2000 to summer 2002) at the ESTEC centre of the European Space Agency in the Netherlands. During this time the first experimental campaigns aimed to test calibration methods and imaging capabilities of MIRAS were done. In these so called image validation tests a first MIRAS prototype was used. The planning, preparation, execution and data processing for different tests was done. The capability of the calibration methods was demonstrated, showing also in which direction further research should be undertaken in order to refine them. The imaging properties of MIRAS were also demonstrated with the measurement of its impulsional response. The most important results are presented here. At the ESTEC centre theoretical work and simulations on polarimetric interferometry have also been done. This research contributed to the formulation of the polarimetric visibility function and the definition of the polarimetric operation mode of MIRAS. After the two years stage at ESTEC, the thesis was continued at the Laboratory of Space Technology (LST) of the Helsinki University of Technology (HUT) for three months (August 2002 to October 2002), as an invited researcher. There the HUT-2D interferometric radiometer, an airborne demonstrator instrument for MIRAS, was being constructed. The experience gained in the previous campaigns was shared with the HUT-2D team and the calibration methods were tested in a different instrument, confirming the previous results. In February 2003 this thesis was continued at the Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) under a research contract of the Spanish ministry of research. There the effect of Faraday rotation on MIRAS was studied. A solution for compensating it was proposed, making use of the polarimteric operation mode of MIRAS. The thesis was continued at IEEC, designing and manufacturing the Electrical Ground Support Equipment (EGSE) of an airborne demonstrator of MIRAS, known as SAM (Small Airborne MIRAS). This work was done for ESA. This instrument implements the complete calibration scheme with two-level noise injection, which is arefinement of the calibration schemes used in previous MIRAS prototypes. Preliminary experimental results of this novel calibration technique are also presented in this thesis.

A les pàgines que segueixen trobareu l'estudi d'una obra d'un astrònom andalusí conegut per Ibn al-Samh, que va morir l'any 1035. L'obra és un tractat sobre l'ús de l'astrolabi, un instrument astrònomic basat en la projecció estereogràfica de l'esfera celest que fou teorizat pel savi Ptolomeu d'Alexandria i desenvolupat pels científics àrabs a Orient i a Occident. He preparat l'edició del text àrab, l'he traduït al català i he mirat de fer entenedor el seu contingut. Però això ha suposat un cert temps de treball previ i destaco aquí aquest fet perquè no és casual que aquesta tesi tracti sobre l'astrolabi, ni que sigui llegida avui a Barcelona. El seu orígen es troba al curs del Dr. Juli Samsó sobre Història de la Ciència a la Facultat de Lletres de la Universitat Autònoma de Barcelona. Aquí vam començar a analitzar els textos sobre construcción i ús de l'astrolabi del Manuscrit 225 del "Scriptorium" de Ripoll, avui a l'Arxiu de la Corona d'Aragó, i d'altres textos hispànics sobre aquest instrument, en llengües llatina i romanç castellà, coneguts bé a la Marca Hispànica bé a Castella entre els segles X i XIII. Vam aprendre a valorar l'importància que tingué l'astrolabi i la seva divulgació amb el coneixement de la ciència àrab al món cristià medieval car era l'objecte de les primeres traduccions de textos científics de l'àrab al llatí que podem conèixer perquè es van conservar al Monestir de Ripoll. Fruit d'aquest treball va ésser la Memòria de llicenciatura que varem presentar junt amb el meu company, amic estimat, Ramón Martí. Va ser aleshores quan vaig començar a estudiar la llengua àrab i més endavant el Dr. Samsó em va suggerir l'interès de començar a llegir el tractat d'Ibn al-Samh, objectiu d'aquest estudi. Ja he dit abans que no és casual que aquesta tesi es llegeixi a Barcelona car aquesta ciutat és, a hores d'ara, la seu d'una escola d'historiadors de la ciència que inicià J.M. Millàs i que ha tingut continuïtat a l'entorn del Departament de Llengua Àrab i Islam de la Universitat de Barcelona. La Història de l'Astronomia ha estat un dels aspectes que ha rebut més atenció per part dels seus membres, de manera que hom disposa de molta bibliografia especialitzada sense la qual no hauria estat possible l'estudi que vaig proposar-me.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-17T17:33:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Ildemar Barreto Veloso -(OK).pdf: 627444 bytes, checksum: ba9ac192a954812365d05a8c75c86647 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-17T17:33:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação-Ildemar Barreto Veloso -(OK).pdf: 627444 bytes, checksum: ba9ac192a954812365d05a8c75c86647 (MD5) Previous issue date: 2016-09 / Capes / A Relatividade Geral, que foi construída baseada nos princípios da equivalência e da covariância,é a teoria da gravitação que admite um espaço-tempo não euclidiano. Ela permite que o espaço-tempo se torne curvo próximo à distribuições de matéria. Os buracos negros são objetos com imensas concentrações de matéria, que provocam grandes perturbações no espaço a sua volta. A métrica correspondente ao buraco negro que analisamos foi a de Schwarzschild. Tais objetos também podem ser analisados utilizando-se a termodinâmica, com a obtenção de variáveis como temperatura e entropia. Este último conceito, é de fundamental importância para entendermos a questão do emaranhamento entre dois sistemas físicos correlacionados e a teoria de informação. Assim, nosso objetivo foi analisar alguns fatores sobre o paradoxo da conservação da informação em buracos negros. Além do mais, também analisamos como o emaranhamento entre duas regiões desconectadas pode gerar espaços-tempos conectados, e qual sua relação com as pontes deEinstein-Rosen. / The General Relativity, that was built on the equivalence and covariance principles, is the gravitation the or which admits an on-euclide an space time. It permits that the space time be comes curve near matter distributions. The black holes are objects with huge concentrations of matter, which cause major disruption in the space around it.The corresponding metric to the black hole that were view edit is the Schwarzschildmetric. Such objects canal sobe analyzed using the thermo dynamic concepts, to obtain variables such as temperature and entropy. This one, will be of fundamental importance to understanding the question of the entanglement between two related physical systems and the concept of information. So, ourgo alitis to examine some factors aboutt he information conservation paradox in black holes. Moreover, also we analyzedas a entan- glement between two disconnected regions can generate space time connected,and what is its relationship with Einstein-Rosenbridges.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-18T17:24:51Z No. of bitstreams: 1 LEONARDO RIBEIRO COLAÇO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2016.pdf: 3372949 bytes, checksum: 8387f15d435a4dd929618ecca701927e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-18T17:24:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEONARDO RIBEIRO COLAÇO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2016.pdf: 3372949 bytes, checksum: 8387f15d435a4dd929618ecca701927e (MD5) Previous issue date: 2018 / Capes / As teorias cosmológicas mais comumente aceitas são baseadas no pressuposto de que as constantes fundamentais da natureza, como a constante gravitacional G, a constante de estrutura fina α, entre outras, são de fato constantes. Sendo assim, a suposição de que essas constantes não variam no espaço-tempo é apenas uma hipótese, precisando então ser comprovada a partir de dados experimentais. Neste trabalho, propomos um novo método, independente de modelo cosmológico, capaz de investigar uma possível variação como redshift da constante de estrutura fina, α=е2 /hc, onde é a carga elementar, h é a constante de Planck dividida por 2 π e c é a velocidade da luz. Para tal fim, mostramos também que a técnica combinada do Efeito Sunyaev-Zel'dovich (ESZ) como Brilho Superficial em raios-X (SX) para se medir Distância de Diâmetro Angular (DDA) dos Aglomerados de Galáxias (AG) é dependente da constante de estrutura fina. Mais precisamente,se = 0 (z), argumentamos que os dados atuais dessa técnica fornecem DobsA (z) = 2(z)DA(z), onde DA(z) é a verdadeira DDA para o aglomerado de galáxias e (z) é o campo escalar Dilaton que governa uma possível variação em α. Considerando uma amostra de 25 medidas de DobsA (z), feitas por De Filippis et al. (2005),via ESZ/SX na faixa de redshift 0; 023 < zAG < 0; 784 e estimando medidas de DA(z) do assim chamado Union 2.1 Compilation de Super nova e tipoIa (SNeIa), onde o redshift das SNeIa foram cuidadosamente selecionados para coincidir como redshift do aglomerado de galáxias associado com a maior diferença de redshift obedece a jzAG 􀀀 zSNej < 0; 005. Portanto, foi possível atribuir algumas restrições sobre uma possível variação de α para uma classe de Modelos Dilaton Run away, (z) =1􀀀 ln (1+ z). Nossas análises mostraram que = 􀀀0; 037 0; 157 em 1 , ou seja, nossas análises são compatíveis com uma não variação da constante de estrutura fina. / The most common accepted cosmological theories are base don the assumption that the fundamental constants of nature, suchas the gravitational constant G, the new structure constant α, and others, are infact constant. Thus, the assumption that these constants do not vary with time or space is only a hypothesis, then it needs to be confirmed from experimental data. In this paper, we propose a new method, independent of cosmological models, which is cap able to investigate a possible variation with redshift of the new structure constant, α = e2=hc, where e is the elementary charge, h is Planck's constant over 2π and c is the speed of light. For that purpose, we also show that the combined technique between Sunyaev-Zel'doviche effect (SZE) and X-ray surface brightness (SX) to measure Angular Diameter Distance (ADD) of Galaxy Clusters (GC), dependents on the new structure constant. More precisely, if α = α0 (z) we argue that the current data of this technique gives DobsA (z) = 2(z)DA(z), where DA(z) is the true ADD for galaxy clustersand (z) is the dilatons calareld that governs a possible variation of α. We considere da sample of 25 measurements of Dobs A (z), made by De Filipp is e tal. (2005),via ESZ/SX in the range of redshift 0:023 < zGC < 0:784 and we also estimated DA(z) from the so-called Union 2.1 Super novaeIa(SNEIa) Compilation,where the SNeIa redshifts were carefully selected to match the one soft he as sociated galaxy cluster with the larger redshiftd iαe rencefollows jzGC 􀀀� zSNej < 0:005. There for e,it was possible to put some constraints on a possible variation of α for a class of Dilaton Run a way Model, (z) =1 􀀀� ln (1+ z). We obtained = 􀀀�0; 037 0; 157 in1 , i.e.,our analysis is compatible with an on variation of the new structure constant.

Submitted by Javier Collado-Ruano (javiercolladoruano@gmail.com) on 2016-06-13T23:50:54Z No. of bitstreams: 1 tesis final Javier Collado Ruano (con acta).pdf: 14215723 bytes, checksum: f2fb9a7ea3297be89b8db1d4ac930830 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Auxiliadora da Silva Lopes (silopes@ufba.br) on 2016-06-16T15:23:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tesis final Javier Collado Ruano (con acta).pdf: 14215723 bytes, checksum: f2fb9a7ea3297be89b8db1d4ac930830 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-16T15:23:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tesis final Javier Collado Ruano (con acta).pdf: 14215723 bytes, checksum: f2fb9a7ea3297be89b8db1d4ac930830 (MD5) / CAPES / Resumo: A tese de doutoramento tem como objetivo principal estudar os processos de co-evolução que a vida desenvolve na “Grande História” desde faz bilhões de anos, com a intenção de identificar as suas estratégias e princípios operacionais, para promover alternativas biomiméticas sustentáveis que façam frente à encruzilhada civilizatória que representam os “Objetivos de Desenvolvimento Sustentável” (ODS) propostos pelas Nações Unidas para o ano 2030. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, de caráter exploratório, descritivo e analítico que unifica, integra e include a história do universo, do sistema solar, da Terra e da vida junto à história do ser humano. Para o desenvolvimento desta “ecologia de saberes”, combina-se a metodologia transdisciplinar com a Teoria da Complexidade com a finalidade de compreender todas as leis físicas que reinam nos diferentes níveis ontológicos da natureza e do universo, assim como os seus correspondentes níveis gnosiológicos do sujeito-observador. As observações mais relevantes mostram que a vida vem desenvolvendo estratégias coevolutivas sustentáveis na natureza desde a sua própria aparição faz uns 3.800 milhões de anos. A discussão teórica tem como resultado a identificação de diferentes princípios operacionais coevolutivos de cooperação ecosistémica que devem ser copiados, emulados e perfeiçoados biomiméticamente para desenvolver processos socioeconómicos humanos mais resilientes e sustentáveis. Para ajudar a alcançar os ODS, aborda-se também a “Educação para a Cidadania Mundial” (ECM) proposta pela UNESCO no marco de ação post-2015 por ser uma ferramenta epistémica transformadora que ajuda a reduzir a imensa pegada ecológica e social atual. As conclusões estão baseadas nos artigos e entrevistas publicadas em “Global Education Magazine”, cujo estudo de caso representa um método de avaliação qualitativa. Em suma, a pesquisa propõe recomendações biomiméticas e transdisciplinares com o objetivo de previr cenários futuros onde a escassez crónica de recursos naturais possa impedir o desenvolvimento humano digno e a proliferação da vida. / Abstract: The main objective of this doctoral thesis is to study the co-evolutionary processes that life has developed over billions of years in the context of “Big History”, with the intention to identify their operational principles and strategies, and to promote sustainable and bio-mimetic alternatives in the wake of the civilizational crossroad represented by the “Sustainable Development Goals” (SDG) proposed by the United Nations for the year 2030. This is a qualitative, exploratory, descriptive, and analytical research that includes, unifies, and integrates the history of the universe, the solar system, Earth and human being history. For the development of this “ecology of knowledge”, trans-disciplinary methodology is combined with the Complexity Theory in order to understand all the physical laws that are at work in the different ontological levels of nature and the universe, as well as their corresponding subject-observer´s cognitive levels. The most important observations show that all forms of life that exist are developing sustainable co-evolutionary strategies in nature since life's first appearance about 3,8 billion years ago. The theoretical discussion has as result the identification of different co-evolutionary operational principles of ecosystem cooperation that must be bio-mimetically copied, emulated, and improved in order to develop more sustainable and resilient human socioeconomic processes. To help in the achievement of the SDG, the research also addresses the “Global Citizenship Education” (GCED) proposed by UNESCO in the post-2015 framework for action to be an epistemic tool that helps to reduce the current, huge, human ecological and social footprint. The conclusions are supported by all data obtained from the study case of “Global Education Magazine”. In summary, this research proposes biomimetic and transdisciplinary recommendations that aim to prevent future scenarios where the chronic shortage of natural resources impedes dignified human development and proliferation of life. / Resumen: La tesis de doctorado tiene como objetivo principal estudiar los procesos de coevolución que la vida desarrolla en la “Gran Historia” desde hace billones de años, con la intención de identificar sus estrategias y principios operaciones, para promover alternativas biomiméticas sostenibles que hagan frente a la encrucijada civilizatoria que representan los “Objetivos de Desarrollo Sostenible” (ODS) propuestos por las Naciones Unidas para el año 2030. Se trata de una investigación cualitativa, de carácter exploratorio, descriptivo y analítico que unifica, integra e incluye la historia del universo, del sistema solar, de la Tierra y de la vida junto a la historia del ser humano. Para el desarrollo de esta “ecología de saberes” se combina la metodología transdisciplinar con la Teoría de la Complejidad con la finalidad de comprender todas las leyes físicas que reinan en los diferentes niveles ontológicos de la naturaleza y del universo, así como sus correspondientes niveles gnoseológicos del sujeto-observador. Las observaciones más relevantes muestran que la vida viene desarrollando estrategias coevolutivas sostenibles en la naturaleza desde su propia aparición hace unos 3.800 millones de años. La discusión teórica tiene como resultado la identificación de diferentes principios operacionales coevolutivos de cooperación ecosistémica que deben ser copiados, emulados y perfeccionados biomiméticamente para desarrollar procesos socioeconómicos humanos más sostenibles y resilientes. Para ayudar a conseguir los ODS, también se aborda la “Educación para la Ciudadanía Mundial” (ECM) propuesta por la UNESCO en el marco de acción post-2015, por ser una herramienta epistémica transformadora que ayuda a reducir la inmensa huella ecológica y social actual. Las conclusiones se apoyan en los artículos y entrevistas publicadas en “Global Education Magazine”, cuyo estudio de caso representa un método de evaluación cualitativo. En suma, la investigación propone recomendaciones biomiméticas y transdisciplinares con el objetivo de prevenir escenarios futuros donde la escasez crónica de recursos naturales impida el desarrollo humano digno y la proliferación de la vida.

A determinação da massa de raios cósmicos ultra energéticos é uma questão em aberto devido a flutuação natural da primeira interação e o desconhecimentos da seção de choque para altas energias (E > 1017 eV). Alguns estudos (1) mostraram que modificações sistemáticas das propriedades em interações hadrônicas interfere significativamente no desenvolvimento de chuveiros atmosféricos extensos e, consequentemente, provêm diferentes interpretações para os resultados de raios cósmicos. No limite de altas energias, pode ocorrer a saturação de glúons na superfície nuclear, o que resulta no aumento da seção de choque próton-próton e próton-núcleo em relação ao modelo de Glauber. A seção de choque cresce com a energia e está relacionada com a função de distribuição de probabilidade de encontrar um centro espalhado que é maior no modelo de saturação de glúons. Neste trabalho analisamos a seção de choque próton-ar e núcleo-ar para energias acima de 1018 eV usando a hipótese da saturação de glúons (2). Implementamos a saturação de glúons no modelos de interações hadrônicas de altas energia SIBYLL e estudamos o desenvolvimento do chuveiro atmosférico extenso usando o programa CORSIKA. Comparamos os resultados com a taxa de elongação medida pelo Observatório Pierre Auger. Concluímos mostrando o efeito da saturação de glúons na interpretação na composição da massa de raios cósmicos ultra energéticos. / The determination of the composition of ultra high energy cosmic rays is an open question due to natural fluctuations of the first interaction point and unknow high energy cross sections. Some studies (1) have shown that systematic modifications in the hadronics interaction properties infer significantly in the development of extensive air showers and, consequently, provides different interpretations of cosmic ray results. In high energy limit (E > 1018eV), gluon saturation may occur in the nuclear surface region, so that the cross section proton-proton and proton-nucleus increase more rapidly with incident energy than Glauber theory. The cross section rise with energy is related to the probability distribution function of scattering centers which is larger for gluon saturation models. In this work we analyze the cross section proton-proton and proton-nucleus at energies above 1018 eV using the gluon saturation hypothesis (2). We implemented the gluon saturation physics in the SIBYLL hadronic interaction model and we studied the development of the air shower using the CORSIKA program. Different extrapolation models of high energy interaction with gluon interaction have been implemented in SIBYLL. We compared the simulation results using gluon saturation with the measured elongation rate published by the Pierre Auger Collaborations. We conclude by showing the effect of gluon saturation in the interpretation of cosmic ray by composition.

A hipótese de que a matéria estranha de quarks (um plasma composto por quarks up, down e strange em quantidades aproximadamente iguais) é estável `a pressão nula vem sendo considerada há mais de vinte anos, tanto teoricamente quanto em experimentos específicos para sua eventual detecção. Se a matéria estranha é de fato estável, então poderia haver importantes implicações para a Astrofísica. Entre as mais estimulantes destas implicações está a possibilidade de conversão da matéria nuclear ordinária em matéria estranha no interior das estrelas de nêutrons devido ás altíssimas densidades ali encontradas. Processos tais como coalescência em binárias de estrelas de nêutrons e as próprias supernovas, eventos responsáveis pelo nascimento destas estrelas, poderiam ejetar estruturas finitas de matéria estranha, chamadas strangelets (equivalentes aos núcleos), no meio interestelar. Desta forma, strangelets estariam presentes entre os primários de raios cósmicos e seriam sujeitas a processos elementares análogos aos núcleos ordinários. Nesta Tese, as strangelets são estudadas desde os prováveis sítios para sua produção astrofísica, passando por interações com a matéria do meio interestelar, ate a chegada ás imediações terrestres. Estima-se o fluxo de strangelets de baixa energia que poderia ser mantido aprisionado na magnetosfera da Terra, bem como são estudados os processos de suas interações com componentes da atmosfera, com vistas às assinaturas observacionais então resultantes. Desta forma, são determinadas as características relevantes para a identificação destes exóticos por experimentos que testam o fluxo de raios cósmicos, ajudando na melhor compreensão das propriedades da matéria nuclear em alta densidade bariônica e baixa temperatura. / The strange quark matter hypothesis, which states that a plasma composed of quarks up, down and strange in roughly equal amounts is absolutely stable at zero pressure, has been studied for more than twenty years, both theoretically and during searches for its detection in specific experiments. If strange quark matter is indeed stable, then there could be important implications for the field of Astrophysics. Among the most stimulating ones is the possibility of conversion of ordinary nuclear matter in strange quark matter in the interior of neutron stars due to the extremely high densities reached in the core of these compact objects. Processes such as the merger in neutron star binaries systems and supernovae themselves, responsible for the birth of these stars, may eject lumps of strange quark matter, termed strangelets, in the interstellar medium. In this way, strangelets may be present among the cosmic ray flux and be subjected to elementary processes much in the same way as ordinary nuclei. In this Thesis, strangelets are studied from their likely astrophysical production sites, passing through the interstellar medium until they reach the Earth neighborhood. Estimates of the low energy flux of strangelets that could be trapped in the terrestrial magnetosphere are given. Also, the interaction of these particles with components in the Earth atmosphere are studied with the aim of providing better understanding of the resulting observational signatures. It allows the determination of the relevant characteristics for the identification of these exotics by experiments testing the cosmic ray flux, helping to better understand the properties of nuclear matter at high densities and low temperatures.

Orientador: Samuel Rocha de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-24T16:31:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_RaphaeldeOliveira_D.pdf: 5512062 bytes, checksum: a2805b263757b93de5fb67b8cc3aba15 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um novo programa computacional em Fortran 90, com o objetivo de obter soluções numéricas de um sistema de equações diferenciais parciais de Magnetohidrodinâmica Relativística, com gravitação pré-determinada (GRMHD), capaz de simular a formação de jatos relativísticos desde a acreção de disco de matéria até sua ejeção. De início fez-se um estudo sobre métodos numéricos de Volumes Finitos Unidimensionais, a saber método Lax-Friedrichs, Lax-Wendroff, Nessyahu-Tadmor e métodos de Godunov dependentes de problemas de Riemann, aplicados nas equações de Euler com o intuito de verificar as suas principais características e de efetuar comparações entre aqueles métodos. Em seguida implementou-se os métodos de Volumes Finitos Centrados Lax-Friedrichs e Nessyahu-Tadmor, que são esquemas numéricos que possuem uma formulação sem separação dimensional e livres de resolvedores de problemas de Riemann, mesmo em duas ou mais dimensões espaciais; neste ponto, já aplicados nas equações de GRMHD. Um método Lax-Wendroff com Runge-Kutta de ordem 3, com a propriedade de ser Valor Total Decrescente (TVD) no tempo e com separação dimensional, também foi aplicado no mesmo problema. Por fim, com o método Nessyahu-Tadmor foi possível obter soluções numéricas estáveis - sem oscilações espúrias nem dissipação excessiva - desde o processo de acreção do disco magnetizado, em rotação com relação a um buraco negro central (BH) de Schwarzschild e imerso a uma magnetosfera, até a ejeção de matéria em forma de jato ao longo de uma distância de quatorze vezes o raio do BH, um recorde em termos de simulação astrofísica / Abstract: We have developed a new computer program in Fortran 90, in order to obtain numerical solutions of a system of partial differential equations of Relativistic Magnetohydrodynamics with predetermined gravitation (GRMHD), capable of simulate the formation of relativistic jets from the accretion disk of matter up to his ejection. Initially we carried out a study on numerical methods of Unidimensional Finite Volume, namely Lax-Friedrichs, Lax-Wendroff, Nessyahu-Tadmor method and Godunov methods dependent on Riemann problems, applied to equations Euler in order to verify their main features and make comparisons among those methods. It was then implemented the methods of Finite Volume Centered Lax-Friedrichs and Nessyahu-Tadmor, which are numerical schemes that have a formulation free and without dimensional separation Riemann problem solvers, even in two or more spatial dimensions, at this point, already applied in equations GRMHD. A Lax-Wendrof Runge-Kutta method of order 3, with the property of Total Value Descending (TVD) in time and size separation, was also applied to the same problem. Finally, with Nessyahu - Tadmor method was possible to obtain solutions stable numerical - without spurious oscillations or excessive dissipation - from the process of magnetized accretion disk, in rotation with respect to a central black hole (BH) Schwarzschild and immersed in a magnetosphere, to the ejection of matter in the form of jet over a distance of fourteen times the radius of the BH, a record in terms of astrophysical simulation / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática Aplicada

Cosmological N-body simulations indicate that the dark matter haloes of galaxies should be generally triaxial. Yet, the presence of a baryonic disc is believed to modify the shape of the haloes. The goal of this thesis is to study how bar formation is affected by halo triaxiality and how, in turn, the presence of the bar influences the shape of the halo. We performed a series of collisionless and hydrodynamical numerical simulations, using elliptical discs as initial conditions. Triaxial halos tend to become more spherical and we show that part of the circularisation of the halo is due to disc growth, but part must be attributed to the formation of a bar. We find that the presence of gas in the disc is a more efficient factor than halo triaxiality in inhibiting the formation of a strong bar. / As simulações cosmológicas de N-corpos indicam que os halos de matéria escura das galáxias devem ser em geral triaxiais. Contudo, acredita-se que a presença de um disco bariônico seja capaz de alterar a forma do halo. O objetivo desta tese é o de estudar como a formação de barras é afetada pela triaxialidade do halo e como, por sua vez, a presença da barra influencia a forma do halo. Nós realizamos uma série de simulações numéricas acolisionais e hidrodinâmicas, utilizando discos elípticos como condições iniciais. Os halos triaxiais tendem a se tornar mais esféricos e nós mostramos que parte da circularização do halo é devida ao crescimento do disco, mas parte precisa ser atribuída à formação da barra. Notamos que a presença de gás no disco é um fator mais eficiente do que a triaxialidade do halo em inibir a formação de uma barra forte.

Even after 80 years of intense research, the composition of neutron stars remains unknown, since both the dense matter in the interior of these compact objects and the matter moving around them are in extreme physical conditions, unreproducible in terrestrial laboratories. In this Thesis, we follow four different interconnected ways to approach these extreme objects. First, we explore the mathematical structure of neutron stars, building solutions parametrised solely by the central density, what are very appropriate to study the structural behaviour of these stars in different situations. Then, we adopted a novel approach, the information theory, to infer a hierarchy of equations of state, showing that quark stars would be, by its configuration, favoured by Nature. Studying the X-ray emission arising from the low-mass binary system 4U 1608-52, which contains a neutron star, we limit the physical size of the emitting source, showing that it should not be far from the surface of the compact star. For this, we employed a technique to calculate the time lags never used before. Finally, we show that it is possible to obtain restrictions on the strange quark mass and the energy gap of the CFL directly from observations. We conclude this Thesis with the statement that the strange quark matter is, structurally and energetically favoured by Nature, though there is an entropic barrier to be overcame and a minimum central density to be reached just after the collapse of the progenitor star. If this barrier is actually overcame in Nature, only refined observations will tell. / Mesmo depois de 80 anos de pesquisas intensas, a composição das estrelas de nêutrons permanece desconhecida, uma vez que tanto a matéria densa do interior desses objetos compactos quanto a matéria se movendo em torno deles encontram-se em condições físicas extremas, irreprodutíveis em laboratórios terrestres. Nessa Tese, seguimos quatro diferentes caminhos interconectados para abordar esses objetos extremos. Primeiramente, exploramos a estrutura matemática das estrelas de nêutrons, construindo soluções parametrizadas unicamente pela densidade central, apropriadas para estudar o comportamento estrutural dessas estrelas em diversas situações. Em seguida, adotamos uma abordagem nova, a teoria da informação, para inferir uma hierarquia de equações de estado, mostrando que as estrelas de quarks seriam, por sua conformação, favorecidas na Natureza. Estudando a emissão em raios-X advinda do sistema binário de baixa massa 4U 1608--52, que contém uma estrela de nêutrons, limitamos o tamanho físico da fonte emissora, mostrando que não deve estar longe da superfície da estrela compacta. Para isso, empregamos uma técnica inédita no cálculo dos \"time lags\". Por fim, mostramos que é possível obter restrições à massa do quark estranho e ao \"gap\" de energia da CFL diretamente das observações. Concluímos essa Tese com a afirmação de que a matéria estranha é, estrutural e energeticamente, favorecida pela Natureza, muito embora exista uma barreira entrópica a ser superada e uma densidade central mínima a ser atingida logo após o colapso da estrela progenitora. Se essa barreira foi superada na Natureza, apenas observações futuras mais refinadas dirão.