Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we present the results of an observational study regarding the supernova remnants N49 and N63A. The longslit spectrophotometric data of N49 were obtained with the Cassegrain spectrograph attached to the 1,6 m telescope of the Laborat´orio Nacional de Astrof´ısica. The data covered the range between 6000 to 7000 °A, being possible to detect the lines [S ii] λλ 6716, 6731, which ratio was used to determine the electron density. One dimensional spectra with an aperture size of 2.3 ′′ were extracted from this date and were used to built flux, velocity dispersion and radial velocity maps. The electron density map showed signs of interaction between the southeast region of N49 and a molecular cloud. This map also shows the existence of a gradient that confirmed previous studies, revealing that the electron density varies by a factor of 3 between the east and west borders. The densest areas (Ne > 2000 cm−3) were observed at the east border, near the brightest areas in optics. However the dense areas at the northeast border have low brightness. From the total Hα flux, an ionized mass of ≈ 207±66 M⊙ was inferred. A rms density of ≈ 60 cm−3 was calculated by the Hα surface brightness. We also inferred the filling factor being ≈ 0.002. The radial velocity map associated to the blueshifted component showed a radial symmetry. Points farther from the center had smaller radial velocity than the central ones. The velocity dispersion map also presents a similar radial symmetry, and was interpreted as a projection effect. By constructing an one-dimensional model, we will show that the radial velocity measurements may be caused by the interaction of the blast wave with the interstellar medium with a power-law density profile. The fitting parameters were consistent with previous studies. The longslit data of N63A were colected with the SOAR telescope and covered the range between 3550 to 7500 °A . The [S ii]/Hα and [O i]/Hα ratio maps confirm the conclusion of previous studies and show that the southeastern lobe is photoionized. The [O iii] (λ4959+λ5007)/λ4363 ratio was used to determine a mean electron temperature of 5.0 × 104 K. From the reddening-corrected Hβ flux we estimated a mass of 12 and 35 M⊙ for the photoionized and shock-heated regions, respectively. The Hα/Hβ and the [N ii]/Hα ratio maps show an arc-shaped structure with higher values at the southeast boundary. We also obtained data from N63A with the OPD telescope at 7 distinct positions, from which we constructed a radial velocity map. This map presents a gradient that can be interpreted as a projection by assuming that the observed shock-heated region is a semi-sphere of gas in expansion. The electron density profile observed along the photoionized lobe suggests an interaction between the expanding gas from the supernova remnant with an independent Hii region. / Nesse trabalho ser ao apresentados os resultados do estudo dos remanescentes de supernova N49 e N63A. Para N49 as observa¸c oes foram realizadas com o espectr´ografo Cassegrain acoplado ao telesc´opio de 1,60 m do Laborat´orio Nacional de Astrof´ısica (LNA). Os dados cobriram a faixa de 6000 a 7000 °A, sendo poss´ıvel detectar as linhas de emiss ao [S ii] λλ6716, 6731, cuja intensidade relativa foi utilizada como sensor de densidade eletr onica. Foram extra´ıdos espectros unidimensionais com uma abertura de aproximadamente 2,3′′ que foram usados para constru¸c ao de mapas da densidade eletr onica, da dispers ao de velocidades e do fluxo da linha Hα e da velocidade radial LSR. O mapa da densidade eletr onica sugere que a regi ao sudeste do objeto est´a interagindo com uma nuvem molecular. Este mapa revelou um intenso gradiente que confirmou estudos anteriores, mostrando que a densidade varia por um fator 3 entre as bordas leste e oeste. As regi oes mais densas (Ne > 2000 cm−3) foram observadas na borda leste do objeto, pr´oximos mas n ao coincidindo exatamente com as ´areas mais brilhantes no ´optico. No entanto as regi oes densas na borda nordeste possuem baixo brilho. Uma massa de g´as ionizado de ≈ 207±66 M⊙ foi inferida a partir do fluxo total em Hα. A densidade rms do objeto foi estimada em ≈ 60 cm−3 a partir do brilho superficial nessa mesma linha. Estimamos que o fator de preenchimento do objeto ´e de 0,002. O mapa da velocidade radial associado a componente blueshifted de Hα apresentou certa simetria radial, sendo que os pontos mais distantes do centro possuem velocidade radial menor do que os mais pr´oximos ao centro. O mapa da dispers ao de velocidades tamb´em apresentou simetria radial semelhante, que foi interpretada como um efeito de proje¸c ao. Conforme demonstramos a partir de um modelo unidimensional, as medidas de velocidade radial podem ser compreendidas como consequ encia da intera¸c ao da onda de choque com um meio com densidade vari´avel. Os par ametros de ajuste do modelo mostraram-se consistentes com os valores normalmente encontrados na literatura e com estudos j´a publicados sobre o objeto. Foram coletados espectros de N63A na faixa entre 3550 a 7500 °A utilizando o telesc´opio SOAR. Os mapas da raz ao [S ii]/Hα e [O i]/Hα confirmaram estudos anteriores e mostraram que o l´obulo sudoeste ´e fotoionizado. A raz ao de linhas [O iii] (λ4959+λ5007)/λ4363 foi usada para estimar uma temperatura m´edia de 5,0 ×104 K. A partir do fluxo corrigido em Hβ estimamos que a massa das regi oes fotoionizada e ionizada por choque s ao de 12 e 35 M⊙, respectivamente. Os mapas da raz ao Hα/Hβ e [N ii]/Hα exibiram uma estrutura em forma de arco com valores mais elevados na borda sudoeste. Obtivemos tamb´em dados de N63A com o telesc´opio do LNA em sete posi¸c oes distintas, a partir dos quais foi gerado o mapa da velocidade radial. Este mapa apresentou um gradiente que pode ser interpretado como um efeito de proje¸c ao, desde que se assuma que a regi ao ionizada por choque ´e uma semi-esfera de g´as em expans ao. O mapa da densidade eletr onica da regi ao fotoionizada de N63A sugere que o g´as em expans ao do remanescente est´a interagindo com uma regi ao Hii independente.

Neste trabalho investigamos os efeitos de choques (induzidos por supernovas) e de turbulência magneto-hidrodinâmica no processo de formação estelar. Primeiramente, considerando o impacto de um remanescente de supernova (RSN) com uma nuvem neutra magnetizada derivamos analiticamente um conjunto de condições através das quais estas interações podem levar à formação de estruturas densas capazes de tornarem-se gravitacionalmente instáveis e formar estrelas. Usando estas condições, construímos diagramas do raio do RSN, $R_$, versus a densidade inicial da nuvem, $n_c$, os quais delimitam um domínio no espaço paramétrico onde a formação estelar é permitida. Estes diagramas foram testados através de simulações numéricas magneto-hidrodinâmicas tridimensionais (3D MHD) onde seguimos a evolução espaço-temporal da interação de um RSN com uma nuvem auto-gravitante. Verificamos que a análise numérica está de acordo com os resultados previstos pelos diagramas. Observamos ainda que a presença de um campo magnético fraco, $\\sim 1 \\; \\mu$G, inicialmente homogêneo e perpendicular à velocidade de impacto do RSN, resulta em uma pequena diminuição da região permitida para formação estelar nos diagramas quando comparado a diagramas para nuvens não magnetizadas. Já um campo magnético mais intenso ($\\sim 10\\;\\mu$G) causa um encolhimento significativo nestas, como esperado. Embora derivados de considerações analíticas simples estes diagramas fornecem uma ferramenta útil para identificar locais onde a formação estelar pode ter sido induzida pelo impacto de uma onda de choque de SN. Aplicações a algumas regiões de nossa Galáxia (como a Grande Concha de CO na direção de Escorpião e a Nuvem Periférica 2 na direção da constelação de Cassiopeia) mostram que a formação estelar nestes locais pode ter sido induzida por uma onda de choque de um RSN em passado recente, quando se consideram valores específicos para as condições iniciais das nuvens impactadas.%, para valores específicos de raio do RSN e uma faixa de densidades iniciais possíveis para estas nuvens. Avaliamos também a eficiência de formação estelar efetiva para estas interações e encontramos que esta é geralmente menor do que os valores observados para a nossa Galáxia (sfe $\\sim$ 0.01$-$0.3). Este resultado é consistente com outros trabalhos da literatura e também sugere que este mecanismo, embora poderoso para induzir a formação de estruturas, turbulência supersônica e eventualmente formação estelar local, não parece ser suficiente para induzir a formação estelar global em galáxia normais, nem mesmo quando o campo magnético é desprezado. Além do estudo acima, exploramos ainda a formação estelar considerando a injeção prévia de turbulência (por um mecanismo físico arbitrário) em nuvens magnetizadas. Para uma nuvem ou glóbulo de nuvem molecular formar estrelas deve haver transporte de fluxo magnético das regiões internas mais densas para as regiões externas menos densas da nuvem, de outra forma o colapso poderá ser impedido pela força magnética. Consideramos aqui um novo mecanismo. Reconexão magnética rápida, a qual ocorre em presença de turbulência, pode induzir um processo de difusão eficiente dos campos magnéticos. Neste trabalho investigamos esse processo por meio de simulações numéricas 3D MHD e suas implicações para a formação estelar, estendendo um estudo prévio realizado para nuvens de simetria cilíndrica e sem auto-gravidade (Santos-Lima et al. 2010). Aqui consideramos nuvens mais realistas com potenciais gravitacionais esféricos (devido a estrelas embebidas) e também levando em conta os efeitos da auto-gravidade do gás. Determinamos, pela primeira vez, quais as condições em que o transporte do campo magnético devido à difusão por reconexão turbulenta leva uma nuvem inicialmente subcrítica a tornar-se super-crítica e capaz de colapsar para formar estrelas. Nossos resultados indicam que a formação de um núcleo supercrítico é resultado de uma complexa interação entre gravidade, auto-gravidade, intensidade do campo magnético e turbulência aproximadamente trans-sônica e trans-Alfvénica. Em particular, a auto-gravidade favorece a difusão do campo magnético por reconexão turbulenta e, como resultado, seu desacoplamento do gás colapsante torna-se mais eficiente do que quando apenas um campo gravitacional externo está presente. Demonstramos que a difusão por reconexão turbulenta é capaz de remover fluxo magnético da maior parte das nuvens investigadas, porém somente uma minoria desenvolve núcleos aproximadamente críticos ou super-críticos, o que é consistente com as observações. A formação destes é restrita ao seguinte intervalo de condições iniciais para as nuvens: razão pressão térmica-pressão magnética, $\\beta \\sim 1$ a $3$, razões entre a energia turbulenta e a energia magnética $E_/E_\\sim 1.62$ a $2.96$, e densidades $50 < n < 140$ cm$^$, quando consideramos massas estelares M$_{\\star}\\sim 25$M$_{\\odot}$, implicando uma massa total da nuvem (gás + estrelas) M$_\\lesssim 120$M$_{\\odot}$. / In this work, we have investigated the effects of shocks (induced by supernovae) and magnetohydrodynamical turbulence in the process of star formation. Considering first, the impact of a supernova remnant (SNR) with a neutral magnetized cloud we derived analytically a set of conditions through which these interactions can lead to the formation of dense structures able to become gravitationally unstable and form stars. Using these conditions, we have built diagrams of the SNR radius, $R_{SNR}$, versus the initial cloud density, $n_c$, that constrain a domain in the parameter space where star formation is allowed. These diagrams have been also tested by means of three-dimensional magneto-hydrodynamical (3D MHD) numerical simulations where the space-time evolution of a SNR interacting with a self-gravitating cloud is followed. We find that the numerical analysis is in agreement with the results predicted by the diagrams. We have also found that the effects of a weak homogeneous magnetic field ($\\sim 1 \\; \\mu$G) approximately perpendicular to the impact velocity of the SNR results only a small decrease of the allowed zone for star formation in the diagrams when compared with the diagrams with non-magnetized clouds. A larger magnetic field ($\\sim 10\\;\\mu$G) on the other hand, causes a significant shrinking of the star formation zone, as one should expect. Although derived from simple analytical considerations, these diagrams provide a useful tool for identifying sites where star formation could be triggered by the impact of a SN blast wave. Applications of them to a few regions of our own Galaxy (e.g., the large CO shell in the direction of Scorpious, and the Edge Cloud 2 in the direction of the Cassiopeia constellation) have revealed that star formation in those sites could have been triggered by shock waves from SNRs in a recent past, when considering specific values of the SNR radius and the initial conditions in the neutral clouds. We have also evaluated the effective star formation efficiency for this sort of interaction and found that it is generally smaller than the observed values in our Galaxy (sfe $\\sim$ 0.01$-$0.3). This result is consistent with previous work in the literature and also suggests that the mechanism presently investigated, though very powerful to drive structure formation, supersonic turbulence and eventually, local star formation, does not seem to be sufficient to drive $global$ star formation in normal star forming galaxies, not even when the magnetic field is neglected. Besides the study above, we have also explored star formation considering a priori injection of turbulence (by an arbitrary physical mechanism) in magnetized clouds. For a molecular cloud clump to form stars some transport of magnetic flux may be required from the denser, inner regions to the outer regions of the cloud, otherwise this can prevent the gravitational collapse. We have considered here a new mechanism. Fast magnetic reconnection which takes place in the presence of turbulence can induce a process of reconnection diffusion of the magnetic field. In this work, we have investigated this process by means of 3D MHD numerical simulations considering its implications on star formation. We have extended a previous study which considered clouds with cylindrical geometry and no self-gravity (Santos-Lima et al. 2010). Here, we considered more realistic clouds with spherical gravitational potentials (from embedded stars) and also accounted for the effects of the gas self-gravity. We demonstrated that reconnection diffusion takes place. We have also, for the first time, determined the conditions under which reconnection diffusion is efficient enough to make an initially subcritical cloud clump to become supercritical and collapse. Our results indicate that the formation of a supercritical core is regulated by a complex interplay between gravity, self-gravity, magnetic field strength and nearly transonic and trans-Alfvénic turbulence. In particular, self-gravity helps reconnection diffusion and, as a result, the magnetic field decoupling from the collapsing gas becomes more efficient than in the case when only an external gravitational field is present. We have demonstrated that reconnection diffusion is able to remove magnetic flux from most of the collapsing clumps analysed, but only a few of them develop nearly critical or supercritical cores, which is consistent with the observations. Their formation is restricted to a range of initial conditions for the clouds as follows: thermal to magnetic pressure ratios $\\beta \\sim$ 1 to 3, turbulent to magnetic energy ratios $E_{turb}/E_{mag}\\sim 1.62$ to $2.96$, and densities $50 < n < 140$ cm$^{-3}$, when considering stellar masses M$_{\\star}\\sim 25$M$_{\\odot}$, implying total (gas+stellar) masses M$_{tot} \\lesssim 120$M$_{\\odot}$.

Nesta dissertação estudamos como os efeitos das inomogeneidades da matéria (escura e bariônica) modificam as distâncias e afetam a determinação dos parâmetros cosmológicos. As inomogeneidades são fenomenologicamente descritas pelo parâmetro de aglomeramento alpha e quantificadas pela equação da distância proposta por ZeldovichKantowskiDyer Roeder (ZKDR). Além disso, utilizando amostras de Supernovas e Gamma-Ray Bursts, aplicamos um teste chi quadrado para vincular os parâmetros de dois modelos cosmológicos distintos, a saber: o modelo LambdaCDM plano e o modelo com criação de matéria escura fria. Para o modelo LambdaCDM plano, vinculamos os parâmetros alpha e ­OmegaM considerando um prior gaussiano para a constante de Hubble. Realizamos também uma análise detalhada envolvendo duas calibrações distintas associadas aos dados de Gamma-Ray Bursts: uma calibração para o modelo LambdaCDM plano e outra para o modelo cardassiano. Verificamos que os resultados são fracamente dependentes da calibração adotada. Uma análise conjunta envolvendo Supernovas e Gamma-Ray Bursts permitiu quebrar a degenerescência entre o parâmetro de aglomeramento alpha e o parâmetro de densidade da matéria ­OmegaM. Considerando a calibração dos Gamma-Ray Bursts para o modelo LambdaCDM plano, o melhor ajuste obtido foi alpha = 1.0 e ­OmegaM = 0.30, com os parâmetros restritos ao intervalos 0.78 < alpha < · 1.0 e 0.26 < ­OmegaM < 0.36 (2sigma). Para o modelo com criação de matéria escura consideramos também um prior gaussiano para a constante de Hubble e as amostras de Supernovas e Gamma-Ray Bursts (calibrados para o modelo LambdaCDM plano). A degenerescência entre o parâmetro alpha e o parâmetro de criação gamma foi novamente quebrada através de uma análise conjunta das 2 amostras de dados. Para o melhor ajuste obtivemos alpha = 1.0 e gamma = 0.61, com os parâmetros restritos aos intervalos 0.85 < alpha < 1.0 e 0.56 < gamma < 0.66 (2sigma). / In this dissertation we study how the effects of matter (baryonic and dark) inhomogeneities modify the distances thereby affecting the determination of cosmological parameters. The inhomogeneities are phenomenologically described by the clumpiness parameter alpha and quantified through the equation distance proposed by ZeldovichKantowskiDyer Roeder (ZKDR). Further, by using Supernovae and Gamma-Ray Bursts separately, a chi-squared analysis was performed to constrain the parameter space for two distinct cosmological models, namely: the flat LambdaCDM model and the cold dark matter creation model. For the flat LambdaCDM model we have constrained the parameters alpha and ­OmegaM by considering a Gaussian prior for the Hubble parameter. A detailed analysis was also performed involving two different calibrations associated to the Gamma-Ray Bursts data: a calibration for the flat LambdaCDM model as well as for the cardassian model. We have verified that the results are weakly dependent on the adopted calibration. A joint analysis involving Supernovae and Gamma-Ray Bursts allowed us to break the degenerescence between the clumpiness parameter alpha and the matter density parameter ­OmegaM. By considering the calibration for the flat LambdaCDM model, the best fits obtained were equal to alpha = 1.0 and ­OmegaM = 0.30 with the parameters restricted on the intervals 0.78 < alpha < 1.0 and 0.26 < ­OmegaM < 0.36 (2sigma). For the dark matter creation model we have also adopted a Gaussian prior for the Hubble constant and the Supernovae and Gamma-Ray Bursts (calibrated for the flat LambdaCDM model) samples. The degenerescence between the clumpiness parameter alpha and the creation parameter gamma was again broken trough a joint analysis of the two data sample. For the best fits we have obtained alpha = 1.0 and gamma = 0.61 with the parameters restricted on the intervals 0.85 < alpha < 1.0 and 0.56 < gamma < 0.66 (2sigma).

Nesta dissertação estudamos como os efeitos das inomogeneidades da matéria (escura e bariônica) modificam as distâncias e afetam a determinação dos parâmetros cosmológicos. As inomogeneidades são fenomenologicamente descritas pelo parâmetro de aglomeramento alpha e quantificadas pela equação da distância proposta por ZeldovichKantowskiDyer Roeder (ZKDR). Além disso, utilizando amostras de Supernovas e Gamma-Ray Bursts, aplicamos um teste chi quadrado para vincular os parâmetros de dois modelos cosmológicos distintos, a saber: o modelo LambdaCDM plano e o modelo com criação de matéria escura fria. Para o modelo LambdaCDM plano, vinculamos os parâmetros alpha e ­OmegaM considerando um prior gaussiano para a constante de Hubble. Realizamos também uma análise detalhada envolvendo duas calibrações distintas associadas aos dados de Gamma-Ray Bursts: uma calibração para o modelo LambdaCDM plano e outra para o modelo cardassiano. Verificamos que os resultados são fracamente dependentes da calibração adotada. Uma análise conjunta envolvendo Supernovas e Gamma-Ray Bursts permitiu quebrar a degenerescência entre o parâmetro de aglomeramento alpha e o parâmetro de densidade da matéria ­OmegaM. Considerando a calibração dos Gamma-Ray Bursts para o modelo LambdaCDM plano, o melhor ajuste obtido foi alpha = 1.0 e ­OmegaM = 0.30, com os parâmetros restritos ao intervalos 0.78 < alpha < · 1.0 e 0.26 < ­OmegaM < 0.36 (2sigma). Para o modelo com criação de matéria escura consideramos também um prior gaussiano para a constante de Hubble e as amostras de Supernovas e Gamma-Ray Bursts (calibrados para o modelo LambdaCDM plano). A degenerescência entre o parâmetro alpha e o parâmetro de criação gamma foi novamente quebrada através de uma análise conjunta das 2 amostras de dados. Para o melhor ajuste obtivemos alpha = 1.0 e gamma = 0.61, com os parâmetros restritos aos intervalos 0.85 < alpha < 1.0 e 0.56 < gamma < 0.66 (2sigma). / In this dissertation we study how the effects of matter (baryonic and dark) inhomogeneities modify the distances thereby affecting the determination of cosmological parameters. The inhomogeneities are phenomenologically described by the clumpiness parameter alpha and quantified through the equation distance proposed by ZeldovichKantowskiDyer Roeder (ZKDR). Further, by using Supernovae and Gamma-Ray Bursts separately, a chi-squared analysis was performed to constrain the parameter space for two distinct cosmological models, namely: the flat LambdaCDM model and the cold dark matter creation model. For the flat LambdaCDM model we have constrained the parameters alpha and ­OmegaM by considering a Gaussian prior for the Hubble parameter. A detailed analysis was also performed involving two different calibrations associated to the Gamma-Ray Bursts data: a calibration for the flat LambdaCDM model as well as for the cardassian model. We have verified that the results are weakly dependent on the adopted calibration. A joint analysis involving Supernovae and Gamma-Ray Bursts allowed us to break the degenerescence between the clumpiness parameter alpha and the matter density parameter ­OmegaM. By considering the calibration for the flat LambdaCDM model, the best fits obtained were equal to alpha = 1.0 and ­OmegaM = 0.30 with the parameters restricted on the intervals 0.78 < alpha < 1.0 and 0.26 < ­OmegaM < 0.36 (2sigma). For the dark matter creation model we have also adopted a Gaussian prior for the Hubble constant and the Supernovae and Gamma-Ray Bursts (calibrated for the flat LambdaCDM model) samples. The degenerescence between the clumpiness parameter alpha and the creation parameter gamma was again broken trough a joint analysis of the two data sample. For the best fits we have obtained alpha = 1.0 and gamma = 0.61 with the parameters restricted on the intervals 0.85 < alpha < 1.0 and 0.56 < gamma < 0.66 (2sigma).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Emission line intensities from ionized nebulae are an important information source about this objects. There are many data on line intensities emitted from supernova remnants scattered in the literature. However, these data can be more efficiently used if avaliable in the form of an electronic data base. Based on this, it was made a catalog of emission line intensities of supernova remnants with data obtained from the literature, including lines in the spectral range of 900Å to 100 mm. About 300 supernova remnants and more than 25 000 emission line intensities were cataloged, including adittional information associated to the objects and the observations. As a demonstration of the aplicability of this catalog, diagnostic diagrams were made with emission line intensities from supernova remnants and from HII regions, using the line ratios [O III] l5007/Hb, [N II] l6583/Ha, [O II] l3727/Hb, [S II] (l6716+l6730)/Ha and [O I] l6300/Ha. Besides these traditional diagrams, the large amount of data in the catalog allowed the construction of others diagrams using relatively weak lines, rarely measured. The diagrams were effective for the classification and discrimination of these classes of objects. It was also verified the values of the ratios [O III] l5007/l4959 and [N II] l6584/l6548, which returned results in agreement with some others published. Moreover, considering the ultraviolet spectroscopy advances in recent decades, it is presented an history of the instrumentation and its performance evolution, regarding some topics that show the importance of the studies about the ultraviolet spectra of supernova remnants. Finally, a list of all ultraviolet emission lines already measured in supernova remnants until 2010 was made, and compared with a similar list created in 1996. It was found that many new lines were detected and some multiplets became resolved since then. Each one of the 142 lines was identified by its wavelength, the ion and parameters of the transition that generates it. This table may be used as a reference for identifying emission lines in supernova remnants in future studies. / As intensidades de linhas de emissão de nebulosas ionizadas constituem uma importante fonte de informação sobre esses objetos. São numerosos os dados que podem ser encontrados em diferentes artigos da literatura referentes a intensidades de linhas emitidas por remanescentes de supernovas. Porém, esses dados podem ser mais eficientemente utilizados se disponibilizados em conjunto e de maneira organizada, ou seja, na forma de um catálogo. Com base nisso, foi construído um catálogo de intensidades de linhas de emissão de remanescentes de supernovas com dados extraídos da literatura, incluindo linhas no intervalo espectral de 900 Å até 100 mm. Cerca de 300 remanescentes de supernovas e mais de 25 000 intensidades de linhas de emissão foram catalogadas, incluindo informações adicionais associadas ao objeto e à observação. Como demonstração de aplicação do catálogo, foram construídos diagramas de diagnóstico com intensidades de linhas de emissão de remanescentes de supernovas e de regiões HII, utilizando as razões de intensidades de linhas [O III] l5007/Hb, [N II] l6583/Ha, [O II] l3727/Hb, [S II] (l6716+l6730)/Ha e [O I] l6300/Ha. Além desses diagramas tradicionais, a grande quantidade de dados do catálogo permitiu construir novos diagramas utilizando linhas relativamente fracas, raramente medidas. Os diagramas mostraram-se eficientes para a classificação e distinção dessas classes de objetos. Também verificou-se os valores das razões [O III] l5007/l4959 e [N II] l6584/l6548, retornando valores em concordância com outros publicados. Por fim, considerando os avanços na espectroscopia ultravioleta das últimas décadas, apresenta-se um histórico da instrumentação utilizada e da evolução de sua performance, considerando também alguns tópicos que mostram a importância dos estudos espectroscópicos na faixa do ultravioleta em remanescentes de supernovas. Construiu-se uma lista com todas as linhas de emissão do ultravioleta já medidas em remanescentes de supernovas até o ano de 2010, fazendo-se um comparativo com as linhas medidas até o ano de 1996. Verificouse que várias novas linhas foram detectadas e que alguns multipletos passaram a ser resolvidos. Essas 142 linhas são identificadas pelo seu comprimento de onda, pelo íon e por parâmetros das transições que as geram, e são listados os remanescentes de supernovas em que cada linha foi medida. Essa tabela pode ser utilizada como referência na identificação das linhas em futuros estudos de remanescentes de supernovas.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RoseCS.pdf: 2067725 bytes, checksum: e198ed9a88482d8df2676d67728edee7 (MD5) Previous issue date: 2007-05-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The recent observational advances of Astronomy and a more consistent theoretical framework turned Cosmology in one of the most exciting frontiers of contemporary science. In this thesis, homogeneous and inhomogeneous Universe models containing dark matter and different kinds of dark energy are confronted with recent observational data. Initially, we analyze constraints from the existence of old high redshift objects, Supernovas type Ia and the gas mass fraction of galaxy clusters for 2 distinct classes of homogeneous and isotropic models: decaying vacuum and X(z)CDM cosmologies. By considering the quasar APM 08279+5255 at z = 3.91 with age between 2-3 Gyr, we obtain 0,2 < OM < 0,4 while for the j3 parameter which quantifies the contribution of A( t) is restricted to the intervalO, 07 < j3 < 0,32 thereby implying that the minimal age of the Universe amounts to 13.4 Gyr. A lower limit to the quasar formation redshift (zJ > 5,11) was also obtained. Our analyzes including flat, closed and hyperbolic models show that there is no an age crisis for this kind of decaying A( t) scenario. Tests from SN e Ia and gas mass fraction data were realized for flat X(z)CDM models. For an equation of state, ?J(z) = ?Jo + ?JIZ, the best fit is ?Jo = -1,25, ?Jl = 1,3 and OM = 0,26, whereas for models with ?J(z) = ?Jo+?Jlz/(l+z), we obtain?Jo = -1,4, ?Jl = 2,57 and OM = 0,26. In another line of development, we have discussed the influence of the observed inhomogeneities by considering the Zeldovich-Kantowski-DyerRoeder (ZKDR) angular diameter distance. By applying the statistical X2 method to a sample of angular diameter for compact radio sources, the best fit to the cosmological parameters for XCDM models are OM = O, 26,?J = -1,03 and a = 0,9, where ?J and a are the equation of state and the smoothness parameters, respectively. Such results are compatible with a phantom energy component (?J < -1). The possible bidimensional spaces associated to the plane (a , OM) were restricted by using data from SNe Ia and gas mass fraction of galaxy clusters. For Supernovas the parameters are restricted to the interval 0,32 < OM < 0,5(20") and 0,32 < a < 1,0(20"), while to the gas mass fraction we find 0,18 < OM < 0,32(20") with alI alIowed values of a. For a joint analysis involving Supernovas and gas mass fraction data we obtained 0,18 < OM < 0,38(20"). In general grounds, the present study suggests that the influence of the cosmological inhomogeneities in the matter distribution need to be considered with more detail in the analyses of the observational tests. Further, the analytical treatment based on the ZKDR distance may give non-negligible corrections to the so-calIed background tests of FRW type cosmologies / Os recentes avan?os observacionais da Astronomia e um arcabou?o te?rico cada vez mais consistente, transformaram a Cosmologia numa das mais excitantes ?reas da ci?ncia contempor?nea. Nesta tese, modelos homog?neos e inomog?neos contendo mat?ria escura e diferentes tipos de energia escura s?o confrontados com dados observacionais recentes. Inicialmente, analisamos os v?nculos oriundos da exist?ncia de objetos velhos em altos redshifts, Supernovas do tipo Ia e fra??o de massa do g?s em aglomerados de gal?xias para 2 classes distintas de modelos homog?neos: decaimento do v?cuo e X(z)CDM. Considerando o quasar APM 08279 + 5255, em z = 3, 91 e idade entre 2 - 3 bilh?es de anos, obtemos 0,2 < &#937;M < 0,4 enquanto o par?metro (3, quantificando a contribui??o de A(t), est? restrito ao intervalo 0,07 < &#946; < 0,32; implicando numa idade m?nima para o universo de 13,4 bilh?es de anos. Um limite inferior para o redshift de forma??o do quasar (zf > 5,11) foi tamb?m obtido. Nossas an?lises, incluindo modelos planos, fechados e hiperb?licos, mostram que n?o existe uma crise de idade para esses cen?rios com A(t). Os testes com dados de SNe Ia e fra??o de massa do g?s foram realizados com modelos do tipo X(z)CDM plano. Para uma equa??o de estado, w(z) = Wo+WIZ, obtemos como melhor ajuste Wo = -1,25, WI = 1,3 e &#937;M = 0,26, enquanto nos models com w(z) = wo+wlz/(l+z), o melhor ajuste ? Wo = -1,4, WI = 2,57 e OM = 0,26. Em outra linha de desenvolvimento, discutimos as influ?ncias das inomogeneidades observadas considerando a dist?ncia de di?metro angular proposta por Zeldovich-Kantowski-Dyer-Roeder (ZKDR). Aplicando o m?todo estat?stico X2 para uma amostra de dados de di?metros angulares de fontes de r?dio compactas, o melhor ajuste para os par?metros cosmol?gicos nos modelos XCDM foram 11M = 0,26, ?) = -1,03 e a = 0,9, onde ?) e a s?o os par?metros da equa??o de estado e de aglomeramento, respectivamente. Esses resultados s?o compat?veis com uma componente do tipo energia fantasma (phantom energy, ?) < -1). Os poss?veis espa?os bidimensionais associados ao plano (a , 11M) foram tamb?m restritos utilizando dados de SN e Ia e fra??o de massa do g?s em aglomerados de gal?xias. No teste de Supernovas os par?metros de interesse est?o restritos aos intervalos 0,32 < 11M < 0,5(20') e 0,32 < a < 1,0(20'), enquanto para fra??o de massa do g?s temos 0,18 < 11M < 0,32(20') e todos os valores de a s?o permitidos. Na an?lise conjunta envolvendo supernovas e fra??o de massa do g?s foi obtido 0,18 < 11M < 0,38(20'). Em linhas gerais, o presente estudo sugere que a influ?ncia das inomogeneidades cosmol?gicas na distribui??o de mat?ria precisam ser consideradas com mais detalhe ao se analisar os testes cosmol?gicos. Al?m disso, o tratamento anal?tico baseado na dist?ncia ZKDR pode fornecer corre??es importantes para os chamados testes de background em cosmologias do tipo FRW

Les supernovas de type Ia (SNIa) sont des objets transitoires, observables pour une durée de quelques mois et dont la luminosité à son maximum équivaut à celle d'une galaxie entière. Une fois standardisées (c'est à dire corrigées de leurs principales variabilités), elles représentent, un excellent indicateur de distance et ont permis de mettre en évidence, en 1998, ce que l'on peut représenter comme une accélération de l’expansion de l'Univers. Cette thèse s’intéresse à trois points qui concerne l’étude de la cosmologie par les SNIa :En premier lieu on s'intéresse à la chaîne de production des données et à la qualité des images pour le Large Synoptic Survey Telescope (LSST), qui couvrira un large éventail de domaines scientifique, y compris l'observation des SNIa. Actuellement en préparation pour LSST (dont les observations commenceront en 2020), cette chaîne de production a été testée en effectuant le traitement d’images provenant d’un relevé antérieur (champ profond du CFHT). Les paramètres de qualité astrométriques et photométriques présentent une dispersion légèrement supérieure à celle requise par le cahier de charges du LSST. En ce qui concerne la photométrie, les sources de cette dispersion restent à être comprises. Pour ce qui est de l'astrométrie, la qualité obtenue sera vraisemblablement suffisante lorsque l'ajustement par astrométrie simultanée sera implémenté.Ensuite, on propose une méthode permettant de corriger l'effet induit par les vitesses propres des SNIa se trouvant dans des amas de galaxies. En effet, ces vitesses propres sont particulièrement importantes du fait des interactions gravitationnelles, et perturbent la mesure du décalage spectral cosmologique lié à l'expansion de l'Univers. On a pris en compte un échantillon de 145 SNIa à faible décalage spectral (0,005 < z < 0,123), observées par la collaboration Nearby SuperNova Factory. Parmi ces SNIa, 11 SNIa ont été associées à des amas de galaxies. Ces corrections de vitesses propres ont ainsi permis de diminuer la dispersion sur le diagramme de Hubble de 0,137+/-0,36 mag à 0,130 +/- 0,38 mag, pour les SNIa appartenant à des amas. Bien que le poids de ces corrections soit relativement modeste, on a montré qu'elles sont statistiquement significatives. Ce type de corrections pourraient être prises en considération dans de futures analyses cosmologiques. Enfin on s'intéresse à la question de la détectabilité de possibles anisotropies de l’expansion de l'Univers avec les données de SNIa. Étant donné que la distribution spatiale des données actuelles est connue pour limiter la détection d’une anisotropie dans les distances mesurées des SNIa, on a établi des simulations permettant de déterminer si un effet dipolaire d'amplitude comparable à la borne supérieure des observations actuelles (AD=10-3) pourrait être détecté avec les observations futures du LSST. Plusieurs scénarios ont été considérés, chacun considérant un nombre de SNIa différent. Chacun de ces scénarios est étudié suivant deux variantes correspondant à deux directions, l'une (polaire) pour laquelle la distribution de données de LSST serait la plus symétrique possible, l'autre suivant une direction perpendiculaire à celle-ci (équatoriale). On montre que pour les simulations comportant 5000 SNIa, un dipôle d’amplitude AD=10-3 serait détecté indépendamment de sa direction. On constate que la distance statistique entre les distributions obtenues pour un dipôle simulé et les simulations sans dipôle augmente à mesure que le nombre de SNIa simulées est grand. On constate aussi que cette distance statistique est plus grande pour les dipôles alignés sur la direction équatoriale que pour ceux suivant la direction polaire. (...) / Type Ia supernovae (SNIa) are transient objects, which remains observable in the optical for a period of a few months, and whose luminosity at its maximum is comparable to that of a whole galaxy. They represent, once standardized (i.e. corrected for their main variabilities), an excellent distance indicator and, in 1998, provided the first evidence for the acceleration of the expansion of the Universe. This thesis investigates three points in the cosmological SNIa pipeline:First, we focused on the data processing and the quality of the images for the Large Synoptic Survey Telescope (LSST), that will provide data for a number of cosmological observables, including the observation of SNIa. In preparation for LSST (which will start operations in 2020), we carried out a similar data processing strategy on images from a previous survey (deep field of CFHT) and compared to the required parameters of LSST. A dispersion slightly higher than that required was obtained. For photometry, although this excess is small, the sources of this dispersion remain to be understood. For astrometry, the obtained quality is likely to be sufficient when simultaneous astrometry fitting will be implemented.In a second moment, we propose a method to correct the effect of peculiar velocities of SNIa inside galaxy clusters. Indeed, these velocities ​​are more important in the clusters of galaxies, because of the gravitational interactions, and the measurement of the cosmological redshift related to the expansion of the Universe. These peculiar velocities were corrected using a sample of 145 SNIa with a low spectral shift (0.005<z<0.123), observed by the Nearby SuperNova Factory collaboration. Among these SNIa, 11 SNIa were associated with clusters of galaxies. These corrections made it possible to reduce the dispersion on the Hubble diagram, from 0.137 +/- 0.36 mag (before corrections) to 0.130 +/- 0.38 mag (after corrections), for SNIa belonging to clusters. Although the weight of these corrections is relatively modest, they have been shown to be statistically significant. Such corrections could be taken in account in future cosmological analysis. Finally, we focused on the question of the detectability of potential anisotropies in the expansion of the Universe with SNIa data. Since the spatial distribution of current data is known to limit our capability to detect anisotropies in the SNIa measured distances, simulations were made to determine whether a dipole effect of amplitude comparable to the upper bound of current observations (AD = 10-3) could be detected with future observations of the LSST. Several scenarios were considered, each taking into account a different number of SN. Each of these scenarios is studied according to two variants corresponding to two directions, one (polar) for which the distribution of data of LSST would be as symmetrical as possible, the other in a direction perpendicular to this one (equatorial). It is shown that for simulations with 5000 SNIa, an amplitude dipole AD = 10-3 would be detected independently of its direction. It can be seen that the statistical distance between the distributions obtained for a simulated dipole and the simulations without dipole increases as the number of simulated SNIa is large. We also note that this statistical distance is greater for the scenarios considering the equatorial direction than for the ones following the polar direction.All of the effects mentioned above will have a potential impact future cosmological results. How much these effects will affect our understanding of the complete cosmological model is still an open question, but the results we found in this thesis highlight the importance of further scrutinizing such systematics, whether at the level of the quality of images, systematic environmental effects such as the peculiar velocities ​​of the SNIa or of the cosmology model itself such as for the question of a potentially anisotropic universe.

Les supernovas gravitationnelles sont un sujet d'étude passionnant, aussi bien par la diversité et la richesse de la physique mise en jeu que par l'émerveillement que peut exercer l'apparition d'un nouvel objet brillant dans le ciel. Les supernovas incitent les chercheurs aussi bien que les profanes au rêve et à l'imagination. Cette thèse traite des simulations numériques des supernovas gravitationnelles, et en particulier du problème du transport des neutrinos. Les neutrinos jouent un rôle crucial dans le chauffage et le refroidissement de la matière, et donc dans l'explosion d'une supernova. Leur implémentation numérique est difficile, à cause des connaissances très détaillées nécessaires pour le traitement des interactions, mais surtout à cause de la très grande exigence en temps de calcul des équations à résoudre. Après une première partie sur le contexte physique dans lequel se trouvent les supernovas gravitationnelles actuellement, je fais le point sur leur traitement numérique, avec un accent sur les méthodes numériques présentes dans le code que j'ai utilisé tout au long de ma thèse, le code CoCoNuT. Pour le traitement des neutrinos, deux pistes sont proposées. La troisième partie de cette thèse propose de fortement simplifier le traitement des neutrinos. C'est ce qui est fait dans l'implémentation du schéma de fuite, que j'ai pu par la suite utiliser pour étudier la formation de trous noirs. Dans cette optique, je montre l'influence de l'ajout de particules exotiques (pions et hypérons) sur la formation du trou noir. La présence de pions ou d'hypérons déclenche l'effondrement plus vite que dans les simulations où leur présence n'est pas prise en compte. De plus, les hypérons présentent une transition de phase, intéressante à étudier, par exemple pour la contrepartie en ondes gravitationnelles. La deuxième piste proposée pour le traitement des neutrinos est la résolution de l'équation de Boltzmann en relativité générale. La dérivation de cette équation dans le cadre de la relativité générale, et plus précisément en formalisme 3+1, fait l'objet de la quatrième partie de cette thèse. Enfin, la cinquième partie de cette thèse introduit un nouveau code de résolution numérique de l'équation de Boltzmann. Je montre d'une part les méthodes utilisées, et d'autre part des tests numériques, qui valident le bon fonctionnement du code.

[pt] A oportunidade ímpar da construção do primeiro laboratório subterrâneo no Hemisfério Sul precisa ser alicerçada com importantes objetivos científicos, de maneira a competir com os demais laboratórios já existentes ao redor do planeta. Assim, no intuito de auxiliar na solidificação desta ideia, esta tese tem o propósito de verificar o potencial de um detector de neutrinos no futuro laboratório de ANDES para a observação de neutrinos vindos da próxima Supernova Galáctica. A observação de tais partículas é de fundamental importância para a compreensão do mecanismo de explosão de estrelas e para inferir ou desvendar propriedades dos neutrinos. Para tal, simulamos o número de eventos para o decaimento Beta inverso e para o espalhamento elástico v - p que seriam obtidos com a próxima supernova com o detector de ANDES considerando diferentes tipos de cintiladores líquidos, levando em conta o efeito MSW. Mostramos que através do espalhamento elástico v - p é possível reconstruir o fluxo total de todos os sabores de neutrinos, energia média e total liberados por neutrinos não-eletrônicos. Além disso, a comparação da razão dos números de eventos que vem de corrente carregada (depende da oscilação) e de corrente neutra (independente de oscilação), nos permite inferir a hierarquia de massa para alguns casos. Adicionalmente, estudamos a contribuição do laboratório de ANDES para a observação do efeito de matéria da Terra ao compararmos dados com outros detectores do Hemisfério Norte. Finalmente, investigamos a precisão angular para determinar a direção de uma supernova apenas usando o registro de neutrinos, que pode ser o caso de Supernovas que formam buracos negros ou sofram efeito de obscurecimento devido a poeira interestelar. / [en] The unique opportunity of construction of the first underground laboratory in the Southern Hemisphere must be grounded with important scientific goals in order to compete with others already existing laboratories around the word. In order to compete with idea as much as possible, this PhD Thesis aims to investigate the potential of a future neutrino detector at the ANDES laboratory to the observation of such particles is of fundamental importance to understanding the mechanism and starbust inferred or unravel properties of neutrinos as mass hierarchy, for example. To this end, we simulate the number of events for inverse beta decay and the elastic scattering of v - p that would be obtained with nearby supernova at the ANDES detector taking into account different types of liquid scintillator ande the phenomenon of MSW effect. We show that through the v - p elastic scattering is possible to reconstruct the total flux of all flavors of neutrinos, total and average energy released by non-electron neutrinos. furthermore, comparison of the ratio of observed and theoretical prediction, the number of the ANDES laboratory to the Northern Hemisphere. Finally, we investigate the angular precision for determining the direction of the supernova only using its neutrinos, which can be the situation when either supernovae collapses forming black holes or obscuration due to interstellar dust.

[pt] Nesta tese estudamos o potencial que terão a próxima geração de detectores de neutrinos (JUNO, Hyper-Kamiokande e DUNE) para a detecção dos efeitos da matéria da Terra através da identificação das modulações no espectro de energia dos neutrinos de supernovas de colapso de núcleo em nossa galáxia, assumindo a possibilidade do decaimiento invisível de v2 após os neutrinos terem deixado a estrela, caminho da Terra. Simulações recentes do colapso gravitacional (e subsequente explosão) de estrelas com massa maior do que ~ 8Mo mostram que durante a fase de esfriamento as energias médias (Eve) e (Evx) tornam-se muito semelhantes e os fluxos tendem a se igualar, tornando difícil observar os efeitos da matéria da Terra usando um único detector. Neste trabalho mostramos que a inclusão do decaimiento dos neutrinos também cria a possibilidade de observar os efeitos em consideração no canal de detecção de neutrinos se o ordenamento de massa for normal e no canal anti-neutrino se o ordenamento for invertido, o que não é esperado na ausência de decaimento. Em particular, se a taxa de decaimento for maior do que ~ 70%, descobrimos que o decaimento invisível de v2 pode aumentar as possibilidades de observação dos efeitos da matéria da Terra, mesmo para supernovas a uma distância de 10 kpc de nós. / [en] In this thesis we studied the potential that the next-generation neutrino detectors (JUNO, Hyper-Kamiokande and DUNE) will have to the detection of the Earth matter effects through the identification of the modulations in the energy spectrum of neutrinos from core-collapse supernovae in our galaxy, assuming the possibility of the invisible decay of v2 after the neutrinos have left the star, on their way to Earth. Recent simulations of gravitational collapse (and subsequent explosion) of stars more massive than ~ 8Mo show that during the cooling phase the average energies (EVe) and (Evx) become very similar and the fluxes tend to equalize, making it difficult to observe the Earth matter effects using a single detector. In this work we show that the inclusion of neutrino decay creates also the possibility of observing the effects under consideration in the neutrino detection channel if the mass ordering is normal and in the anti-neutrino channel if the ordering is inverted, which is not expected in the absence of neutrino decay. In particular, if the decay rate is more than ~ 70%, we find that the invisible neutrino decay of v2 can enhance the observation possibilities of Earth matter effects even for supernovae at a distance of 10 kpc from us.