Dédié à l'étude de l'astronomie gamma, le satellite Fermi a été lancé le 11 juin 2008. Il comporte à son bord l'instrument Large Area Telescope (LAT), sensible au rayonnement gamma dans la gamme d'énergie de 20 MeV à 300 GeV. Bien que la nébuleuse du Crabe ait été étudiée dans la gamme d'énergie 70 MeV à 30 GeV couverte par son précédesseur, l'expérience CGRO-EGRET, aucune nébuleuse n'a jamais été clairement identifiée dans le domaine des rayons gamma de haute énergie jusqu'au lancement de Fermi. Les pulsars alimentent les nébuleuses qui les entourent par l'injection permanente d'un vent d'électrons et positrons relativistes qui, accélérés au niveau de l'onde de choc délimitant les nébuleuses de pulsars, émettent un rayonnement pouvant être observé dans les différents domaines du spectre électromagnétique, et notamment dans le domaine des rayons gamma de haute énergie. Les données recueillies par le Fermi-LAT au cours des deux premières années de mission ont désormais permis la détection et l'identification de trois nébuleuses et de leurs pulsars associés (nébuleuses du Crabe, de Vela-X et de MSH 15-52) ainsi que de la nébuleuse de pulsar HESS J1825-137 découverte par les instruments au sol dédiés à l'astronomie gamma de très haute énergie. Les résultats des analyses temporelle, spectrale et morphologique réalisées sur les systèmes pulsars/nébuleuses détectés par le LAT sont exposés dans ce manuscrit. La synthèse des études systématiques réalisées (i) dans les régions comportant un pulsar émetteur en rayons gamma et (ii) dans les régions comportant une source émettrice de rayons gamma de très haute énergie étant identifiée en tant que nébuleuse de pulsar ou candidate en tant que telle, sont également présentés dans cette thèse. Ces études apportent de nouvelles contraintes sur les propriétés physiques des sources ainsi que sur les mécanismes de rayonnement mis en jeu dans la magnétosphère des pulsars et au sein de leurs nébuleuses.

La matière noire astronomique est une composante essentielle de l'univers. Depuis sa mise en évidence en 1933 par Fritz Zwicky dans l'amas de Coma, sa présence au sein des galaxies et des amas de galaxies a été largement confirmée. Les observations du satellite Planck permettent de fixer le modèle standard cosmologique selon lequel 85% de la matière de l'univers est constituée de matière noire.La nature de cette dernière demeure cependant aujourd'hui inconnue. De nombreux candidats ont été proposés. L'explication la plus plausible fait état de particules massives et interagissant faiblement avec la matière ordinaire. Ces particules de matière noire, dénommées WIMPs pour Weakly Interactive Massive Particles, sont prédites par les extensions du modèle standard des particules, à l'instar des théories supersymétriques ou des théories à dimensions supplémentaires de type Kaluza-Klein.Les particules de matière noire sont traquées activement dans les accélérateurs de particules et dans les détecteurs souterrains. Une stratégie alternative consiste à rechercher les signatures de leur présence dans la Voie Lactée à travers les rayons cosmiques, messagers de l'univers. En effet, on s'attend à ce que les WIMPs présents dans la galaxie s'annihilent en paires particules-antiparticules. Les mécanismes produisant de l'antimatière étant très rares, les antiparticules cosmiques constituent des messagers privilégiés de la présence de matière noire.Ce mémoire de thèse se concentre sur la recherche indirecte de matière noire à travers les flux de positrons et d'antiprotons cosmiques. L'objet de ce travail est de confronter les modèles théoriques de particules de matière noire aux données expérimentales, afin de mettre éventuellement en évidence les hypothétiques WIMPs et d'en déterminer les propriétés.La première partie dresse le bilan des recherches actuelles de matière noire avant de se consacrer aux modes de production et de propagation des rayons cosmiques.La thèse se concentre ensuite sur l'interprétation de la fraction positronique mesurée par la collaboration AMS-02. La possibilité d'expliquer les données par la présence de matière noire dans la galaxie est étudiée. Une explication alternative impliquant des pulsars proches produisant des positrons est examinée. Une méthode permettant de traiter la propagation des positrons cosmiques de basse énergie est ensuite développée, et les premières contraintes sur les propriétés de la matière noire sont alors dérivées à partir des mesures du flux de positrons à basse énergie.Ce travail se poursuit avec l'étude de la propagation des antiprotons cosmiques. L'influence des effets de propagation à basse énergie sur la détermination des propriétés de la matière noire est explorée. De nouvelles contraintes sont dérivées à partir des données expérimentales de la collaboration PAMELA. Les incertitudes théoriques sur la détermination du fond astrophysique sont évaluées. L'interprétation des mesures préliminaires du rapport antiprotons sur protons par la collaboration AMS-02 et les conséquences pour la matière noire sont finalement discutées. / The astronomical dark matter is ubiquitous in the universe. Since it was discovered in 1933 by Fritz Zwicky in the Coma cluster, its presence in galaxies and in galaxy clusters has been largely confirmed. The standard cosmological model predicts that about 85% of the matter in the universe is composed of dark matter.Its nature, however, remains unknown today. The dark matter particles must still have the properties of being massive and interact weakly with ordinary matter. This type of particles, the WIMPs (Weakly Interactive Massive Particles) are predicted by the extensions theories of the Standard Model of particles physics, like supersymmetrie or extra-dimensional Kaluza-Klein type theories.The dark matter particles are actively hunted in particle accelerators and in direct detection experiments. An alternative strategy is to look for signatures of the dark matter in the Milky Way through cosmic rays -- the universe messengers. Indeed, we expect that WIMPs that are present in the Galaxy annihilate into particle-antiparticle pairs. As antimatter is rare, cosmic antiparticles are privileged messengers of the presence of dark matter.This thesis focuses on indirect dark matter searches through the study of both cosmic ray positron and antiproton fluxes. The purpose of this PhD is to compare the theoretical models of dark matter particles with experimental data, which will allow us to determine their properties.The first part of the thesis provides an overview of current searches on dark matter and then focuses on the production and propagation of cosmic rays.The second part is devoted to the interpretation of the positron fraction measured by the AMS-02 collaboration. The possibility to explain the data by the presence of dark matter in the Galaxy is studied. An alternative explanation involving nearby pulsars is examined. A method to deal with low energy positrons is developed, leading to the first constraints on dark matter properties.Finally, this work focuses on the propagation of cosmic antiprotons. The influence of low energy propagation effects on the antiproton flux is explored. New constraints on WIMPs are derived from the data of the PAMELA collaboration. The theoretical uncertainties on the astrophysical background are assessed. The interpretation of the preliminary data of the AMS-02 collaboration on the antiproton to proton ratio and the implications for dark matter properties are finally discussed.

Dédié à l’étude de l’astronomie gamma, le satellite Fermi a été lancé le 11 juin 2008. Il comporte à sonbord l’instrument Large Area Telescope (LAT), sensible au rayonnement gamma dans la gamme d’énergie de20 MeV à 300 GeV. Bien que la nébuleuse du Crabe ait été étudiée dans la gamme d’énergie 70 MeV à 30GeV couverte par son précédesseur, l’expérience CGRO-EGRET, aucune nébuleuse n’a jamais été clairementidentifiée dans le domaine des rayons gamma de haute énergie jusqu’au lancement de Fermi.Les pulsars alimentent les nébuleuses qui les entourent par l’injection permanente d’un vent d’électrons etpositrons relativistes qui, accélérés au niveau de l’onde de choc délimitant les nébuleuses de pulsars, émettentun rayonnement pouvant être observé dans les différents domaines du spectre électromagnétique, et notammentdans le domaine des rayons gamma de haute énergie.Les données recueillies par le Fermi-LAT au cours des deux premières années de mission ont désormaispermis la détection et l’identification de trois nébuleuses et de leurs pulsars associés (nébuleuses du Crabe, deVela-X et de MSH 15-52) ainsi que de la nébuleuse de pulsar HESS J1825-137 découverte par les instrumentsau sol dédiés à l’astronomie gamma de très haute énergie.Les résultats des analyses temporelle, spectrale et morphologique réalisées sur les systèmes pulsars/nébuleuses détectés par le LAT sont exposés dans ce manuscrit. La synthèse des études systématiquesréalisées (i) dans les régions comportant un pulsar émetteur en rayons gamma et (ii) dans les régions comportant une source émettrice de rayons gamma de très haute énergie étant identifiée en tant que nébuleuse depulsar ou candidate en tant que telle, sont également présentés dans cette thèse. Ces études apportent de nouvelles contraintes sur les propriétés physiques des sources ainsi que sur les mécanismes de rayonnement mis enjeu dans la magnétosphère des pulsars et au sein de leurs nébuleuses. / The Fermi Gamma-ray Space Telescope was launched on 2008 June 11, carrying the Large Area Telescope(LAT), sensitive to gamma-rays in the 20 MeV – 300 GeV energy range. The Crab Nebula had been detectedand studied in the 70 MeV – 30 GeV band using the CGRO-EGRET experiment, but no pulsar wind nebula(PWN) had ever been firmly identified in the high energy gamma-ray domain.PWNe are powered by the constant injection of a relativistic wind of electrons and positrons from theircentral pulsars. These charged particles are accelerated at the shock front forming the PWN and emit photons which can be observed along the entire electromagnetic spectrum, including the high energy gamma-raydomain.Data provided by the Fermi-LAT during the first two years of the mission have allowed the detection andthe identification of three PWNe and their associated pulsars (Crab Nebula, Vela X and MSH 15-52) as well asthe PWN HESS J1825-137 discovered by ground-based experiments sensitive to very high energy gamma-rays.Results of temporal, spectral and morphological analyses of the pulsar/PWN systems detected by Fermi-LAT, as well as results of systematic studies performed (i) around every gamma-ray pulsar detected by the LATand (ii) around every very high energy source identified as a PWN or a PWN candidate are presented in thisdissertation. These studies bring new insights and constraints on the physical properties of the sources as wellas on emitting processes in pulsar magnetospheres and in PWNe.

Cette thèse présente le travail réalisé par l'auteur consacréà l'étude de l'influence des vents magnétosphériques des pulsars sur leur environnement. Le problème du vent magnétosphérique des pulsars est étudié dans le contexte des pulsars classiques, qui forment des nébuleuses de pulsar. L'observation de ces nébuleuses fournit des informations importantes sur leurs conditions physiques et dynamiques. Le vent magnétosphérique des pulsars milliseconde est également étudié. La contribution des pulsars millisecondeà l'émission gamma des amas globulaires est étudiée par des simulations numériques.Dans la première partie, les résultats des observations infrarouge du vestige de supernova G21.5-0.9 sont présentées. Les données utilisées comprennent des observations du Very Large Telescope de l'ESO, du télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) et du télescope spatial Spitzer. La détection de la nébuleuse compacte autour du pulsar PSR J1833-1034, avec l'instrument CFHT/AOB-KIR (bande K') et la caméra IRAC/Spitzer (toutes les bandes), est présentée. La valeur moyenne de la fraction de polarisation linéaire de l'émission détectée est estiméeà $P_{rm L}^{avg} simeq 0.47$. Une oscillation du vecteur champ électrique dans la nébuleuse compacte peut être observée. Le spectre infrarouge de la nébuleuse compacte est bien décrit par une loi de puissance d'indice $alpha_{rm IR} = 0.7 pm 0.3$, et suggère un aplatissement spectral entre les domaines infrarouge et X. La détection de la raie d'émission [Fe II] à 1.64 $mu$m est présentée. La spectroscopieà moyenne résolution permet d'estimer l'extinction par le milieu interstellaire de l'émission infrarouge de l'objet, ainsi que la vitesse d'expansion de la matière émettant la raie du [Fe II], ce qui conduità une estimation de la distanceà G21.5-0.9 de $3.9 pm 1.2$ kpc.La deuxième partie présente une étude de l'activité magnétosphérique des pulsars milliseconde dans le contexte de l'émission gamma des amas globulaires. Une base de données des caractéristiques d'émission des pulsars milliseconde et des spectres d'éjection des électrons est créée sur la base du modèle pair starved polar cap de la magnétosphère des pulsars. Le concept de facteur de biais est introduit et étudié. Des spectres synthétiques d'amas globulaires sont simulés dans la gamme d'énergie allant du GeV au TeV. Ils consistent en une composante d'émission magnétosphérique des pulsars milliseconde résidant dans l'amas, et une composante Compton inverse résultant de la diffusion des photons ambiants (le champ stellaire des photons provenant des étoiles de l'amas, et le fond diffus cosmologique) par les leptons relativistes diffusant dans l'amas. Enfin, les spectres synthétiques des amas globulaires sont comparés et contrastés avec les observationsà haute et très haute énergie des amas globulaires sélectionnés: Terzan 5 et 47 Tucanae. / This PhD thesis presents the results of the studies on the influence of magnetospheric pulsar winds on the surroundings of these objects. The problem of the magnetospheric pulsar wind is studied in the context of classical pulsars, which power prominent pulsar wind nebulae. Observations of these nebulae yield important information on their physical and dynamical conditions. The magnetospheric winds of millisecond pulsars are also investigated. The contribution of millisecond pulsars to the gamma-ray emission of globular clusters is studied through numerical simulations. In the first part of the thesis, the results of infrared observations of the supernova remnant G21.5-0.9 are presented. The observational material includes data obtained with the ESO Very Large Telescope, the Canada-France-Hawaii Telescope and the Spitzer Space telescope. The detection of the compact nebula around the pulsar PSR J1833-1034, through imaging with both the CFHT/AOB-KIR instrument (K' band) and the IRAC/Spitzer camera (all bands), is reported. The average value of the linear polarisation fraction $P_{rm L}^{avg} simeq 0.47$ of the detected emission is estimated. A swing of the electric field vector across the compact nebula is observed. The infrared spectrum of the compact nebula is best described as a power law of index $alpha_{rm IR} = 0.7 pm 0.3$, and suggests its flattening between the infrared and X-ray bands. The detection of [Fe II] 1.64 $mu$m line emitting material is reported. Through medium resolution spectroscopy the infrared interstellar extinction to the object is estimated, and also the expansion velocity of the iron-line emitting material is determined, which in turn leads to estimating the distance of $d = 3.9 pm 1.2$ kpc to G21.5-0.9. The second part presents a study of the magnetospheric activity of millisecond pulsars in the context of the gamma-ray emission of globular clusters. Based on the pair starved polar cap model of the pulsar magnetosphere the database of the millisecond pulsar emission characteristics and the electron ejection spectra is created. The modelled electron ejection spectra are single-peaked for mildly inclined and fast rotating pulsars, while double-peaked for slowly rotating pulsars. The concept of the bias factor is introduced and studied. Synthetic spectra of globular clusters, stretching from MeV up to TeV energies, are simulated. They consist of the magnetospheric contribution from the millisecond pulsar population residing in the cluster, and an inverse Compton scattering (ICS) component resulting from up-scattering of the ambient photon fields (cosmic microwave background and optical photons from stellar population in the cluster) on the relativistic electrons diffusing through the cluster. The spectral characteristics of the ICS component depends on the composition of the ambient photon fields and also on the magnitude of the cluster magnetic field $B_{rm GC}$. For low $B_{rm GC} sim 1 mu$G the spectra are double-peaked. For the high $B_{rm GC} gtrsim 10 mu$G the ICS spectra are single-peaked. The level of ICS emission increases with the increase of $B_{rm GC}$, but it saturates for $B_{rm GC} sim 10 ~mu$G. Finally, the simulated synthetic spectra of globular clusters are confronted with the existing gamma-ray data for selected clusters: Terzan 5 and 47 Tucanae.

Le Large Area Telescope (LAT) à bord du satellite Fermi, lancé le 11 Juin 2008, est sensible au rayonnement gamma de20 MeV à plus de 300 GeV. 148 pulsars gamma à ce jour ont été détectés avec le Fermi-LAT, dont 117 sont détaillés dansle Deuxième Catalogue de Pulsars gamma de Fermi (2PC). Les pulsars forment la plus grande classe de sources au GeVdans la Voie Lactée. Les études de pulsars gamma apportent des contraintes importantes sur les modèles d’émission gamma etpermettent des percées dans notre compréhension des pulsars.Cette thèse présente des détections de sept pulsars gamma faibles déjà connus en radio, dont quatre jeunes ou d’âgesmoyens et trois millisecondes (MSP). L’analyse spectrale et la caractérisation des courbes de lumiére sont décriteset comparées à la population de 2PC. Ces détections ont l’intérêt particulier de sonder et d’étendre l’espace desparamètres de la population actuelle. Elles illustrent la distorsion inhérente dans 2PC et marquent la transition de lapremière phase (pulsars brillants) à la seconde phase (pulsars faibles) d’opération de Fermi. Le développement desmodèles théoriques et un recensement complet de la population galactique des étoiles à neutrons bénéficieront de plusde détections de pulsars faibles dans les années à venir.Certains pulsars gamma dans 2PC manifestant de grande efficacité gamma sont étudiés dans cette thèse. L’examen desdifférents paramètres qui influencent l’efficacité conduit à quelques candidats pour lesquels un plus grand momentd’inertie est nécessaire afin de résoudre le paradoxe de grande efficacité. Les observations de Fermi en rayons gamma ontl’air à apporter des contraintes indépendantes sur le moment d’inertie et les équations d’état des étoiles à neutrons. / The Large Area Telescope (LAT) on board the Fermi satellite, launched on June 11 2008, is sensitive to g raysfrom 20 MeV to over 300 GeV. gamma-ray pulsations from 148 pulsars to date have been detected with the Fermi-LAT, 117are detailed in the Second Fermi-LAT Gamma-ray Pulsar Catalog (2PC). Pulsars are by far the largest GeV sourceclassin the Milky Way. Studies of the increasing gamma-ray pulsar sample bring important constraints on theoretical gamma-rayemission models and enable breakthroughs in our understanding of pulsars.This thesis presents detections of seven faint gamma-ray pulsars that are already known at radio wavelengths, includingfour young or middle aged pulsars and three millisecond pulsars (MSPs). Spectral analysis and light curve characterizationsare detailed and compared to the 2PC sample. These detections have the special interest of allowing us toprobe and extend the parameter space of the current population. They illustrate the inherent bias in 2PC and mark thetransition from the early part (bright pulsars) to the later part (faint pulsars) of the Fermi mission. Theoretical modeldevelopments and a complete census of Galactic neutron star populations will benefit from more detections of weakpulsars in the years to come.Some high gamma-ray efficiency pulsars in 2PC are studied in this thesis. Investigations on different parameters whichinfluence the efficiency result in a few candidates for which a large moment of inertia is necessary to cure the highefficiency paradox. Fermi gamma-ray observations seem to bring independent constraints on the moment of inertia andequations of state of neutron stars

We report the identification of a bright hard X-ray source dominating the M31 bulge above 25 keV from a simultaneous NuSTAR-Swift observation. We find that this source is the counterpart to Swift J0042.6+4112, which was previously detected in the Swift BAT All-sky Hard X-ray Survey. This Swift BAT source had been suggested to be the combined emission from a number of point sources; our new observations have identified a single X-ray source from 0.5 to 50 keV as the counterpart for the first time. In the 0.5-10 keV band, the source had been classified as an X-ray Binary candidate in various Chandra and XMM-Newton studies; however, since it was not clearly associated with Swift J0042.6+4112, the previous E < 10 keV observations did not generate much attention. This source has a spectrum with a soft X-ray excess (kT similar to 0.2 keV) plus a hard spectrum with a power law of Gamma similar to 1 and a cutoff around 15-20 keV, typical of the spectral characteristics of accreting pulsars. Unfortunately, any potential pulsation was undetected in the NuSTAR data, possibly due to insufficient photon statistics. The existing deep HST images exclude high-mass (> 3 M-circle dot) donors at the location of this source. The best interpretation for the nature of this source is an X-ray pulsar with an intermediate-mass (< 3 M-circle dot) companion or a symbiotic X-ray binary. We discuss other possibilities in more detail.

As new radio telescopes and processing facilities are being built, the amount of data that has to be processed is growing continuously. This poses significant challenges, especially if the real-time processing is required, which is important for surveys looking for poorly understood objects, such as Fast Radio Bursts, where quick detection and localisation can enable rapid follow-up observations at different frequencies. With the data rates increasing all the time, new processing techniques using the newest hardware, such as GPUs, have to be developed. A new pipeline, called PAFINDER, has been developed to process data taken with a phased array feed, which can generate up to 36 beams on the sky, with data rates of 25 GBps per beam. With the majority of work done on GPUs, the pipeline reaches real-time performance when generating filterbank files used for offline processing. The full real-time processing, including single-pulse searches has also been implemented and has been shown to perform well under favourable conditions. The pipeline was successfully used to record and process data containing observations of RRAT J1819-1458 and positions on the sky where 3 FRBs have been observed previously, including the repeating FRB121102. Detailed examination of J1819-1458 single-pulse detections revealed a complex emission environment with pulses coming from three different rotation phase bands and a number of multi-component emissions. No new FRBs and no repeated bursts from FRB121102 have been detected. The GMRT High Resolution Southern Sky survey observes the sky at high galactic latitudes, searching for new pulsars and FRBs. 127 hours of data have been searched for the presence of any new bursts, with the help of new pipeline developed for this survey. No new FRBs have been found, which can be the result of bad RFI pollution, which was not fully removed despite new techniques being developed and combined with the existing solutions to mitigate these negative effects. Using the best estimates on the total amount of data that has been processed correctly, obtained using new single-pulse simulation software, no detections were found to be consistent with the expected rates for standard candle FRBs with a flat or positive spectrum.

Nesta tese descrevemos as propriedades de estrelas de nêutrons e pulsares cuja matéria nuclear apresenta processo de transição de fase da matéria hadrônica pura para a matéria hadrônica com um condensado de anti-káons em estado de onda-s. A matéria nuclear da estrela de nêutrons é considerada em equilíbrio β e apresenta energia térmica desprezível comparada aos autovalores de energia dos núcleons (ET = kT << E nuclear), portanto, no tratamento formal a contribuição da temperatura será aproximada como zero. Para tal descrição utilizamos um modelo efetivo desenvolvido por Razeira e Vasconcellos, que chamamos Modelo RV, no qual são considerados acoplamentos de natureza não-linear envolvendo o octecto fundamental bariônico e os campos dos mésons σ, w, q, ς, δ, σ* e Ø, e cuja formulação lagrangiana busca exaurir o espaço de fase dos campos mesônicos por meio de um tratamento perturbativo que apresente alto grau de consistência com o conceito de naturalidade, de modo a aprimorar as predições dos tratamentos teóricos mais convencionais. O Modelo RV incorpora a predição da existência de um novo estado ressonante mesônico no setor escalar-isovetorial leve, proposto por Vasconcellos e colaboradores, deduzido com base na conservação de simetria quiral, estado este representado pelo campo ς. No presente trabalho, para incorporarmos na formulação lagrangiana os termos de interação dos anti-káons com os núcleons, utilizamos uma versão do Modelo RV que leva em conta somente os campos dos núcleons, dos elétrons, dos múons, dos anti-káons, além dos mésons σ, w, q, ς, δ, σ*, compondo matéria nuclear em equilíbrio β e temperatura nula, afim de estudarmos apenas os efeitos da transição de fase para o condensado de anti-káons e os efeitos da subsequente presença dos anti-káons na equação de estado. A imposição da ausência do octeto bariônico está baseada em resultados da literatura, com reforço do próprio Modelo RV, que mostram que a presença dos híperons desloca o limiar de surgimento do condensado de anti-káons para valores de densidade muito acima da densidade central esperada de uma estrela de nêutrons realista. Entre as predições do Modelo RV para o cenário supra citado estão o limiar de densidade bariônica para o aparecimento do condensado de anti-káons K- e ¹K0, a largura da fase mista na transição de fase hádron-condensado de anti-káons, o comportamento da equação de estado da matéria nuclear. Estes resultados mostram que o Modelo RV desloca o limiar do nascimento dos anti-káons para valores maiores de densidade do que os usualmente obtidos na literatura, mas também evidenciam a sensível dependência dos anti-káons para a profundidade do potencial ótico dos káons UK e para a intensidade do acoplamento do méson escalar-isovetorial delta com os káons. Realizamos um estudo de intensidades para a constante de acoplamento delta-káon, g&K, extrapolando alguns valores além do usual, e com eles buscamos calcular as propriedades globais de uma estrela de nêutrons como massa máxima, raio, redshift gravitacional. Encontramos que para os valores de intensidade de acoplamento escolhidos por nós, os valores dos parâmetros acima referidos da estrela de nêutrons apresentam pouca ou nenhuma diferença entre si, nos possibilitando optar por um valor original para g&K. A equação de estado da matéria nuclear evidencia efeitos antagônicos de suavização e enrijecimento conduzidos pelos anti-káons e pelos mésons escalares-isovetoriais δ e ς, respectivamente. Em um capítulo a parte utilizamos o Modelo RV para calcular o resfriamento da estrela de nêutrons via emissividade de neutrinos produzidos pelo processo URCA relativístico, enfatizando a influência da fração de assimetria entre prótons e nêutrons neste processo; e enfatizando de forma equivalente o comportamento da emissividade de neutrinos dentro da fase mista entre a matéria hadrônica ordinária e a matéria com condensado de anti-káons. Em suma, as seguintes propostas e resultados apresentados nesta tese contém elementos de originalidade: Desenvolvimento de um formalismo para a introdução dos anti-káons K¡ e K 0 na matéria nuclear de uma estrela de nêutrons baseado numa extensão da formulação da teoria quântica de campos com acoplamento derivativo, chamada de Modelo RV. Nesta formulação os espaços de fase bariônico e mesônico contemplam respectivamente os campos N, P, σ, w, q, e os mésons escalares-isovetoriais ς e o novo estado ressonante no setor dos campos dos mésons leves ς. Estudo da intensidade da constante de acoplamento entre o méson ς e os kaons g±K. Análise através dos resultados do Modelo RV do papel do condensado de antikáons K¡ e ¹K 0 na emissividade de neutrinos na estrela de nêutrons via Processo URCA Direto (relativístico), com destaque para os efeitos neste sentido da transição de fase entre a matéria hadrônica ordinária e a matéria do condensado de anti-káons. Introdução de novas equações de estado correspondentes ao Modelo RV e a um modelo com acoplamento ajustável (versão preliminar apresentado no final deste capítulo). Os resultados obtidos neste trabalho apresentam uma expressiva modificação na descrição do condensado de antikáons, em especial quanto ao seu limiar de aparecimento e à largura da fase mista da transição de fase, quando estes valores são comparados aos resultados correspondentes obtidos por outros autores. / In this thesis we describe the properties of neutron stars and pulsates whose nuclear matter presents transition of phase of the pure hadronic matter to a hadronic matter with the antikaons condensate in wave - s state. The nuclear matter of neutron star is in β equilibrium and presents thermal energy despicable compared to the eigenvalues of energy of the nucleons (εT = kT<< εnuclear). So, in formal treatment to contribution of the temperature will be brought near like zero. We use an effective model developed by Razeira and Vasconcellos, whom we call RV model, in which are considered couplings of non-linear nature with the basic barionic octet and the meson fields σ, w, q, ς, δ, σ* and δ, and whose lagrangean formulation looks to exhaust the space of phase of the meson fields through a perturbative treatment that presents high level of consistency with the concept of naturalness, in order to improve the predictions of more conventional theoretical treatments. The Model RV incorporates the predictions, based on the conservation of chiral symmetry, for a new resonant meson state in the scalar-isovectorial sector, this state represented by the symbol ς. In the present work, to incorporate in the lagrangean formulation the terms of antikaons interaction with them nucleons, we use a version of the RV model what takes into account only the fields of nucleons, electrons, muons, antikaons, besides the meson fields σ, w, q, ς, δ and ς, composing a nuclear matter in β equilibrium and null temperature, to study the pure effects of the transition of phase for the condensed of antikaons and the pure effects of the presence of the antikaons in the equation of state. The imposition of the absence of the barionic octet is based on results of the literature, with reinforcement of RV model himself, whom they show that the presence of the hiperons it moves the threshold of antikaons condensed for values of density very much above the central expected density of a realistic neutron star. Between the RV model predictions for the scenery above quoted are the threshold of barionic density for the appearance of antikaons K- and K0 condensed, the width of the mixed phase in the hadron - condensed of antikaons phase transition, the behaviour of the equation of state of nuclear matter. Our results show that the RV model moves the threshold of antikaons for density values bigger of what them usually found in the literature; the results also show the sensitive dependence of the antikaons for the depth of kaons optical potential UK and for the intensity of coupling of the scalar-isovectorial meson delta with the kaons. We carry out a magnitude sutdy for the coupling constant of the delta-kaon coupling, g&K, overstepping some values besides the usual one, and with them we calculate the global properties of a neutron star as maximum mass, radius, gravitational redshift. We find that for the intensity of g&K values chosen by us the values of the global properties of neutron star above-mentioned presents little or no difference between them, making possible to us opting for an original value for g&K. To equation of state of the nuclear matter shows antagonic effects of smoothling and stiffnnes driven for antikaons and for the scalar-isovectorial mesons δ and ς, respectively. In the final chapter we use the RV model to calculate the cooling of a neutron star by neutrino emissivity produced by the Relativistic URCA process, emphasizing the influence of the fraction of asymmetry between protons and neutrons in this process; and emphasizing too the behaviour of neutrino emissivity inside the mixed phase between the ordinary hadronic matter and the antikaons condensed hadronic matter. In summary, the following proposals and results presented in this thesis contains Development of a formalism for the introduction of antikaons K¡ and ¹K 0 in the nuclear matter of a neutron star based on an extension of the formulation of the quantum theory of fields with derivative coupling called RV model. In this formulation the baryons and mesons phase space contemplate respectively the fields N, P, σ, w, q, and the scalar-isovectorial meson δ besides the new resonant state in sector of the fields of the light mesons ς. Study of the intensity of the coupling constant between the δ meson and the kaons, g&K. Analysis, through the RV model, of the role of antikaons condensed K- and K 0 in the neutrino emissivity in the neutron star by Direct URCA Process (relativistic), with distinction for the effects in the transition of phase between the ordinary hadronic matter and the matter with antikaons condensed. The introduction of new equations of state for the RV model and also for a model with adjustable couplings (a preliminary version may be found in the conclusions of the thesis). The results obtained in this work present one expressive modification in the description of antikaons condensed when these values are compared with the results for other authors, in special the threshold of antikaons appearance and the width of the mixed phase of the transition of phase.

Quatre sources de rayons gamma ont été associées à des systèmes binaires dans notre galaxie: le microquasar Cygnus X-3 et les binaires gamma LS I +61°303, LS 5039 et PSR B1259-63. Ces systèmes sont composés d'une étoile compagnon massive et d'un objet compact de nature inconnue, sauf dans PSR B1259-63 où un pulsar jeune a été détecté. Je propose ici un modèle théorique complet pour expliquer l'émission et la variabilité gamma de haute énergie dans les binaires émettant en gamma. Dans ce modèle, le rayonnement de haute énergie est produit par la diffusion Compton inverse des photons stellaires sur des paires électron-positron ultrarelativistes injectées par un pulsar jeune dans les binaires gamma et dans un jet relativiste dans les microquasars. La modulation du flux TeV dans LS 5039 est bien reproduite en combinant les effets d'émission, d'absorption et du recyclage de l'émission par une cascade de paires. Néanmoins, ce modèle ne permet pas d'expliquer l'émission gamma dans LS I +61°303 et PSR B1259-63. D'autres processus doivent dominer dans ces systèmes plus complexes. Dans Cygnus X-3, le rayonnement gamma peut être reproduit de manière convaincante avec l'émission Compton amplifiée Doppler de paires dans un jet relativiste. Les binaires gamma et les microquasars offrent un environnement nouveau permettant l'étude des vents de pulsar et des jets relativistes à de très petites échelles spatiales.

In this thesis, the recently discovered Soft Gamma Ray Repeaters SGR J1833-0832, SWIFT J1822.3-1606 and SWIFT J1834.9-0846 are analysed using the archival Swift, RXTE, Chandra and XMM-Newton observations. The period fluctuations and timing noise properties of these sources are investigated. Spectral characteristics and long term frequency evolution of these sources are presented. Investigation for timing noise structure of these magnetars has shown a correlation between first frequency derivative of the spin frequency and torque noise strength.