Pulsating or not? A search for hidden pulsations below the red edge of the ZZ Ceti instability strip

The location of the red edge of the ZZ Ceti instability strip is defined observationally as being the lowest temperature for which a white dwarf with a H-rich atmosphere (DA) is known to exhibit periodic brightness variations. Whether this cut-off in flux variations is actually due to a cessation of pulsation or merely due to the attenuation of any variations by the convection zone, rendering them invisible, is not clear. The latter is a theoretical possibility because with decreasing effective temperature, the emergent flux variations become an ever smaller fraction of the amplitude of the flux variations in the interior. In contrast to the flux variations, the visibility of the velocity variations associated with the pulsations is not thought to be similarly affected. Thus, models imply that were it still pulsating, a white dwarf just below the observed red edge should show velocity variations. In order to test this possibility, we used time-resolved spectra of three DA white dwarfs that do not show photometric variability, but which have derived temperatures only slightly lower than the coolest ZZ Ceti variables. We find that none of our three targets show significant periodic velocity variations, and set 95% confidence limits on amplitudes of 3.0, 5.2, and 8.8 km s(-1). Thus, for two out of our three objects, we can rule out velocity variations as large as 5.4 km s(-1) observed for the strongest mode in the cool white dwarf pulsator ZZ Psc. In order to verify our procedures, we also examined similar data of a known ZZ Ceti, HL Tau 76. Applying external information from the light curve, we detect significant velocity variations for this object with amplitudes of up to 4 km s(-1). Our results suggest that substantial numbers of pulsators having large velocity amplitudes do not exist below the observed photometric red edge and that the latter probably reflects a real termination of pulsations.

Time-resolved optical spectroscopy of the pulsating DA white dwarf HS0507+0434B - New constraints on mode identification and pulsation properties

We present a detailed analysis of time-resolved optical spectra of the ZZ Ceti white dwarf, HS 0507+0434B. Using the wavelength dependence of observed mode amplitudes, we deduce the spherical degree, l, of the modes, most of which have l = 1. The presence of a large number of combination frequencies (linear sums or differences of the real modes) enabled us not only to test theoretical predictions but also to indirectly infer spherical and azimuthal degrees of real modes that had no observed splittings. In addition to the above, we measure line-of-sight velocities from our spectra. We find only marginal evidence for periodic modulation associated with the pulsation modes: at the frequency of the strongest mode in the lightcurve, we measure an amplitude of 2.6 +/- 1.0 kms(-1), which has a probability of 2% of being due to chance; for the other modes, we find lower values. Our velocity amplitudes and upper limits are smaller by a factor of two compared to the amplitudes found in ZZ Psc. We find that this is consistent with expectations based on the position of HS 0507+0434B in the instability strip. Combining all the available information from data such as ours is a first step towards constraining atmospheric properties in a convectionally unstable environment from an observational perspective.

Relevé et analyse spectroscopiques d'étoiles naines blanches brillantes et riches en hydrogène

Nous présentons un relevé et une analyse spectroscopiques de plus de 1300 naines blanches brillantes (V < 17.5) et riches en hydrogène. Des spectres dans le domaine du visible avec un rapport signal-sur-bruit élevé ont été obtenus et les données ont ensuite été analysées avec notre méthode spectroscopique habituelle qui compare les profils observés des raies de Balmer à des spectres synthétiques calculés à partir de la dernière génération de modèles d’atmosphère. D’abord, nous présentons une analyse détaillée de 29 naines blanches de type DAO utilisant une nouvelle grille de modèles qui inclut du carbone, de l’azote et de l’oxygène aux abondances solaires. Nous démontrons que l’ajout de ces métaux dans les modèles d’atmosphère est essentiel pour surmonter le problème des raies de Balmer qui empêche un ajustement simultané de toutes les raies de Balmer avec des paramètres atmosphériques cohérents. Nous identifions également 18 naines blanches chaudes de type DA qui souffrent aussi du problème des raies de Balmer. Des spectres dans l’ultraviolet lointain obtenus des archives du satellite FUSE sont ensuite examinés pour démontrer qu’il existe une corrélation entre les abondances métalliques élevées et les cas du problème des raies de Balmer. Les conséquences de ces résultats pour toutes les naines blanches chaudes et riches en hydrogène sont discutées. En particulier, le scénario évolutif pour les naines blanches DAO est révisé et nous n’avons plus besoin d’évoquer l’évolution post-EHB pour expliquer la majorité des étoiles DAO. Finalement, nous élaborons un scénario dans lequel les métaux engendrent un faible vent stellaire qui expliquerait la présence d’hélium dans les étoiles DAO. Ensuite, nous présentons les résultats globaux de notre relevé, ce qui inclut une analyse spectroscopique de plus de 1200 naines blanches de type DA. En premier lieu, nous présentons le contenu spectroscopique de notre échantillon qui contient de nombreuses classifications erronées ainsi que plusieurs naines blanches de type DAB, DAZ et magnétiques. Nous discutons ensuite des nouveaux modèles d'atmosphère utilisés dans notre analyse. De plus, nous utilisons des modèles de naines M pour obtenir de meilleures valeurs des paramètres atmosphériques pour les naines blanches qui sont membres de systèmes binaires DA+dM. Certaines naines blanches uniques et quelques systèmes binaires double-dégénérées sont également analysés de manière plus détaillée. Nous examinons ensuite les propriétés globales de notre échantillon incluant la distribution de masse et la distribution de masse en fonction de la température. Nous étudions également la façon dont les nouveaux profils de raies de Balmer affectent la détermination des paramètres atmosphériques. Nous testons la précision et la robustesse de nos méthodes en comparant nos résultats avec ceux du projet SPY, dans le cadre duquel plus de 300 des mêmes naines blanches ont été analysées d'une manière complètement indépendante. Finalement, nous faisons un retour sur la bande d'instabilité des naines blanches pulsantes de type ZZ Ceti pour voir quels effets ont les nouveaux profils de raies sur la détermination de ses frontières empiriques.

Astérosismologie de l'étoile naine blanche variable GD 1212

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Relevé spectroscopique et étude des propriétés physiques des étoiles naines blanches à moins de 40 parsecs du Soleil

Les étoiles naines blanches représentent la fin de l’évolution de 97% des étoiles de notre galaxie, dont notre Soleil. L’étude des propriétés globales de ces étoiles (distribution en température, distribution de masse, fonction de luminosité, etc.) requiert l’élaboration d’ensembles statistiquement complets et bien définis. Bien que plusieurs relevés d’étoiles naines blanches existent dans la littérature, la plupart de ceux-ci souffrent de biais statistiques importants pour ce genre d’analyse. L’échantillon le plus représentatif de la population d’étoiles naines blanches demeure à ce jour celui défini dans un volume complet, restreint à l’environnement immédiat du Soleil, soit à une distance de 20 pc (∼ 65 années-lumière) de celui-ci. Malheureusement, comme les naines blanches sont des étoiles intrinsèquement peu lumineuses, cet échantillon ne contient que ∼ 130 objets, compromettant ainsi toute étude statistique significative. Le but de notre étude est de recenser la population d’étoiles naines blanches dans le voisinage solaire a une distance de 40 pc, soit un volume huit fois plus grand. Nous avons ainsi entrepris de répertorier toutes les étoiles naines blanches à moins de 40 pc du Soleil à partir de SUPERBLINK, un vaste catalogue contenant le mouvement propre et les données photométriques de plus de 2 millions d’étoiles. Notre approche est basée sur la méthode des mouvements propres réduits qui permet d’isoler les étoiles naines blanches des autres populations stellaires. Les distances de toutes les candidates naines blanches sont estimées à l’aide de relations couleur-magnitude théoriques afin d’identifier les objets se situant à moins de 40 pc du Soleil, dans l’hémisphère nord. La confirmation spectroscopique du statut de naine blanche de nos ∼ 1100 candidates a ensuite requis 15 missions d’observations astronomiques sur trois grands télescopes à Kitt Peak en Arizona, ainsi qu’une soixantaine d’heures allouées sur les télescopes de 8 m des observatoires Gemini Nord et Sud. Nous avons ainsi découvert 322 nouvelles étoiles naines blanches de plusieurs types spectraux différents, dont 173 sont à moins de 40 pc, soit une augmentation de 40% du nombre de naines blanches connues à l’intérieur de ce volume. Parmi ces nouvelles naines blanches, 4 se trouvent probablement à moins de 20 pc du Soleil. De plus, nous démontrons que notre technique est très efficace pour identifier les étoiles naines blanches dans la région peuplée du plan de la Galaxie. Nous présentons ensuite une analyse spectroscopique et photométrique détaillée de notre échantillon à l’aide de modèles d’atmosphère afin de déterminer les propriétés physiques de ces étoiles, notamment la température, la gravité de surface et la composition chimique. Notre analyse statistique de ces propriétés, basée sur un échantillon presque trois fois plus grand que celui à 20 pc, révèle que nous avons identifié avec succès les étoiles les plus massives, et donc les moins lumineuses, de cette population qui sont souvent absentes de la plupart des relevés publiés. Nous avons également identifié plusieurs naines blanches très froides, et donc potentiellement très vieilles, qui nous permettent de mieux définir le côté froid de la fonction de luminosité, et éventuellement l’âge du disque de la Galaxie. Finalement, nous avons aussi découvert plusieurs objets d’intérêt astrophysique, dont deux nouvelles étoiles naines blanches variables de type ZZ Ceti, plusieurs naines blanches magnétiques, ainsi que de nombreux systèmes binaires non résolus.

Exploitation du potentiel sismique des étoiles naines blanches

Le but de cette thèse est d’explorer le potentiel sismique des étoiles naines blanches pulsantes, et en particulier celles à atmosphères riches en hydrogène, les étoiles ZZ Ceti. La technique d’astérosismologie exploite l’information contenue dans les modes normaux de vibration qui peuvent être excités lors de phases particulières de l’évolution d’une étoile. Ces modes modulent le flux émergent de l’étoile pulsante et se manifestent principalement en termes de variations lumineuses multi-périodiques. L’astérosismologie consiste donc à examiner la luminosité d’étoiles pulsantes en fonction du temps, afin d’en extraire les périodes, les amplitudes apparentes, ainsi que les phases relatives des modes de pulsation détectés, en utilisant des méthodes standards de traitement de signal, telles que des techniques de Fourier. L’étape suivante consiste à comparer les périodes de pulsation observées avec des périodes générées par un modèle stellaire en cherchant l’accord optimal avec un modèle physique reconstituant le plus fidèlement possible l’étoile pulsante. Afin d’assurer une recherche optimale dans l’espace des paramètres, il est nécessaire d’avoir de bons modèles physiques, un algorithme d’optimisation de comparaison de périodes efficace, et une puissance de calcul considérable. Les périodes des modes de pulsation de modèles stellaires de naines blanches peuvent être généralement calculées de manière précise et fiable sur la base de la théorie linéaire des pulsations stellaires dans sa version adiabatique. Afin de définir dans son ensemble un modèle statique de naine blanche propre à l’analyse astérosismologique, il est nécessaire de spécifier la gravité de surface, la température effective, ainsi que différents paramètres décrivant la disposition en couche de l’enveloppe. En utilisant parallèlement les informations obtenues de manière indépendante (température effective et gravité de surface) par la méthode spectroscopique, il devient possible de vérifier la validité de la solution obtenue et de restreindre de manière remarquable l’espace des paramètres. L’exercice astérosismologique, s’il est réussi, mène donc à la détermination précise des paramètres de la structure globale de l’étoile pulsante et fournit de l’information unique sur sa structure interne et l’état de sa phase évolutive. On présente dans cette thèse l’analyse complète réussie, de l’extraction des fréquences à la solution sismique, de quatre étoiles naines blanches pulsantes. Il a été possible de déterminer les paramètres structuraux de ces étoiles et de les comparer remarquablement à toutes les contraintes indépendantes disponibles dans la littérature, mais aussi d’inférer sur la dynamique interne et de reconstruire le profil de rotation interne. Dans un premier temps, on analyse le duo d’étoiles ZZ Ceti, GD 165 et Ross 548, afin de comprendre les différences entre leurs propriétés de pulsation, malgré le fait qu’elles soient des étoiles similaires en tout point, spectroscopiquement parlant. L’analyse sismique révèle des structures internes différentes, et dévoile la sensibilité de certains modes de pulsation à la composition interne du noyau de l’étoile. Afin de palier à cette sensibilité, nouvellement découverte, et de rivaliser avec les données de qualité exceptionnelle que nous fournissent les missions spatiales Kepler et Kepler2, on développe une nouvelle paramétrisation des profils chimiques dans le coeur, et on valide la robustesse de notre technique et de nos modèles par de nombreux tests. Avec en main la nouvelle paramétrisation du noyau, on décroche enfin le ”Saint Graal” de l’astérosismologie, en étant capable de reproduire pour la première fois les périodes observées à la précision des observations, dans le cas de l’étude sismique des étoiles KIC 08626021 et de GD 1212.

Exploitation du potentiel sismique des étoiles naines blanches

Le but de cette thèse est d’explorer le potentiel sismique des étoiles naines blanches pulsantes, et en particulier celles à atmosphères riches en hydrogène, les étoiles ZZ Ceti. La technique d’astérosismologie exploite l’information contenue dans les modes normaux de vibration qui peuvent être excités lors de phases particulières de l’évolution d’une étoile. Ces modes modulent le flux émergent de l’étoile pulsante et se manifestent principalement en termes de variations lumineuses multi-périodiques. L’astérosismologie consiste donc à examiner la luminosité d’étoiles pulsantes en fonction du temps, afin d’en extraire les périodes, les amplitudes apparentes, ainsi que les phases relatives des modes de pulsation détectés, en utilisant des méthodes standards de traitement de signal, telles que des techniques de Fourier. L’étape suivante consiste à comparer les périodes de pulsation observées avec des périodes générées par un modèle stellaire en cherchant l’accord optimal avec un modèle physique reconstituant le plus fidèlement possible l’étoile pulsante. Afin d’assurer une recherche optimale dans l’espace des paramètres, il est nécessaire d’avoir de bons modèles physiques, un algorithme d’optimisation de comparaison de périodes efficace, et une puissance de calcul considérable. Les périodes des modes de pulsation de modèles stellaires de naines blanches peuvent être généralement calculées de manière précise et fiable sur la base de la théorie linéaire des pulsations stellaires dans sa version adiabatique. Afin de définir dans son ensemble un modèle statique de naine blanche propre à l’analyse astérosismologique, il est nécessaire de spécifier la gravité de surface, la température effective, ainsi que différents paramètres décrivant la disposition en couche de l’enveloppe. En utilisant parallèlement les informations obtenues de manière indépendante (température effective et gravité de surface) par la méthode spectroscopique, il devient possible de vérifier la validité de la solution obtenue et de restreindre de manière remarquable l’espace des paramètres. L’exercice astérosismologique, s’il est réussi, mène donc à la détermination précise des paramètres de la structure globale de l’étoile pulsante et fournit de l’information unique sur sa structure interne et l’état de sa phase évolutive. On présente dans cette thèse l’analyse complète réussie, de l’extraction des fréquences à la solution sismique, de quatre étoiles naines blanches pulsantes. Il a été possible de déterminer les paramètres structuraux de ces étoiles et de les comparer remarquablement à toutes les contraintes indépendantes disponibles dans la littérature, mais aussi d’inférer sur la dynamique interne et de reconstruire le profil de rotation interne. Dans un premier temps, on analyse le duo d’étoiles ZZ Ceti, GD 165 et Ross 548, afin de comprendre les différences entre leurs propriétés de pulsation, malgré le fait qu’elles soient des étoiles similaires en tout point, spectroscopiquement parlant. L’analyse sismique révèle des structures internes différentes, et dévoile la sensibilité de certains modes de pulsation à la composition interne du noyau de l’étoile. Afin de palier à cette sensibilité, nouvellement découverte, et de rivaliser avec les données de qualité exceptionnelle que nous fournissent les missions spatiales Kepler et Kepler2, on développe une nouvelle paramétrisation des profils chimiques dans le coeur, et on valide la robustesse de notre technique et de nos modèles par de nombreux tests. Avec en main la nouvelle paramétrisation du noyau, on décroche enfin le ”Saint Graal” de l’astérosismologie, en étant capable de reproduire pour la première fois les périodes observées à la précision des observations, dans le cas de l’étude sismique des étoiles KIC 08626021 et de GD 1212.

Strong Evidence for ZZ Production in pp̅ Collisions at √s=1.96 TeV

We report the first measurement of the cross section for Z boson pair production at a hadron collider. This result is based on a data sample corresponding to 1.9 fb-1 of integrated luminosity from ppbar collisions at sqrt{s} = 1.96 TeV collected with the CDF II detector at the Fermilab Tevatron. In the llll channel, we observe three ZZ candidates with an expected background of 0.096^{+0.092}_{-0.063} events. In the llnunu channel, we use a leading-order calculation of the relative ZZ and WW event probabilities to discriminate between signal and background. In the combination of llll and llnunu channels, we observe an excess of events with a probability of $5.1\times 10^{-6}$ to be due to the expected background. This corresponds to a significance of 4.4 standard deviations. The measured cross section is sigma(ppbar -> ZZ) = 1.4^{+0.7}_{-0.6} (stat.+syst.) pb, consistent with the standard model expectation.

CP Asymmetries in Higgs decays to ZZ at the LHC

We examine the effect of a general HZZ coupling through a study of the Higgs decay to leptons via Z bosons at the LHC. We discuss various methods for placing limits on additional couplings, including measurement of the partial width, threshold scans, and asymmetries constructed from angular observables. We find that only the asymmetries provide a definitive test of additional couplings. We further estimate the significances they provide.

Isolating CP-violating gamma ZZ coupling in e(+)e(-) -> gamma Z with transverse beam polarizations

We revisit the process e(+)e(-) -> gamma Z at the ILC with transverse beam polarization in the presence of anomalous CP- violating gamma ZZ coupling lambda(1) and gamma gamma Z coupling lambda(2). We point out that if the final- state spins are resolved, then it becomes possible to fingerprint the anomalous coupling Re lambda(1). 90% confidence level limit on Re lambda(1) achievable at ILC with center- of- mass energy of 500 GeVor 800 GeV with realistic initial beam polarization and integrated luminosity is of the order of few times of 10(-2) when the helicity of Z is used and 10(-3) when the helicity of gamma is used. The resulting corrections at quadratic order to the cross section and its influence on these limits are also evaluated and are shown to be small. The benefits of such polarization programmes at the ILC are compared and contrasted for the process at hand. We also discuss possible methods by which one can isolate events with a definite helicity for one of the final- state particles.

Obtenção de um limite para a largura do bóson de Higgs no experimento CMS via H→ ZZ → (4e, 4, 2e2)

Apresenta-se neste trabalho um estudo sobre a largura de decaimento total do bóson de Higgs através do canal H→ ZZ → (4e, 4, 2e2). Segundo o Modelo Padrão da Física de Partículas Elementares, um bóson de Higgs com massa de 126 GeV deve ter uma largura de decaimento total ΓH = 4.15 MeV, muito abaixo da resoluções dos experimentos instalados no LHC. Isto impede uma medida direta sobre os eventos da ressonância. Recentemente foi proposto limitar ΓH a partir da relação entre a taxa de eventos observados na região da ressonância e na região off-shell. Utilizando o pacote de análise desenvolvido pela colaboração CMS obteve-se um limite de ΓH < 31.46(12.82) MeV em 95(68.3)% CL combinando os dados coletados pelo LHC em colisões pp em √s = 7 TeV (5.1fb-1) e em √s = 8 TeV (19.7fb -1).

(ZZ, 6Z) -7 -metil -3 -propil -2, 6 - decadien -1 -01 (Metodología para su síntesis)

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Qúimica Orgánica) UANL

Unusual occurrence of a ZZ/ZW sex-chromosome system and supernumerary chromosomes in Characidium cf. fasciatum (Pisces, Characiformes, Characidiinae)

Individuals of two populations of the fish Characidium cf. fasciatum were cytogenetically studied and showed a basic diploid number of 50 chromosomes. Some fishes were found to have 51 to 54 chromosomes due to the presence of one to four small subtelocentric/acrocentric supernumerary chromosomes. When analyzed by conventional Giemsa staining, male and female specimens of C. cf. fasciatum from the Quinta stream and Pardo River presented the same basic karyotypic macro- and microstructure, consisting of 32 metacentric and 18 submetacentric chromosomes.Ag-NORs were terminally located on the long arms of two submetacentric chromosome pairs. Constitutive heterochromatin was identified by C-banding as small pericentromeric blocks in the majority of the chromosomes, and B-chromosomes were found to be heterochromatic. The occurrence of one totally heterochromatic submetacentric chromosome restricted to females and considered as an unusual feature in fish karyotypes led to the identification of a ZZ/ZW sex-chromosome system. The implications of chromosomic differentiation observed in the genus Characidium are discussed.

A novel ZZ/ZW sex chromosome system for the genus Leporinus (Pisces, Anostomidae, Characiformes)

A wide range of sex chromosome mechanisms, including simple and multiple chromosome systems is characteristic of fishes. The Leporinus genus represent a good model to study sex chromosome mechanisms, because an unambiguous ZZ/ZW sex chromosome system was previously described for seven species, while the remaining studied species of the genus do not show differentiated sex chromosomes. The occurrence of sex chromosomes in Leporinus trifasciatus and Leporinus sp2 from the Araguaia river, Amazon basin, Brazil, was here investigated. ZZ/ ZW sex chromosomes were detected for both species. The Z and W chromosome morphology of L. trifasciatus is the same as described for other species of the genus Leporinus. However, the Z and W chromosomes of L. sp2 were quite different in their morphology and banding pattern suggesting that the ZW system of this species have originated independently from the ZW system previously described for other Leporinus.

Occurrence of ZZ/ZW sex chromosomes in Thoracocharax stellatus fish (Characiformes, Gasteropelecidae) from the Araguaia River, south America

The karyotypic and chromosomal characteristics of the hatchetfish Thoracocharax stellatus from the Araguaia River, Brazil (Araguaia-Tocantins basin) were analyzed using Giemsa, AgNO3, and CMA(3) fluorescent staining, and C-banding. The diploid chromosome number was 54 and the karyotypes of females and males were composed of six metacentrics, six submetacentrics, six subtelocentrics and 36 acrocentrics. Two impaired acrocentric chromosomes were detected in the female karyotype. C-banding showed heterochromatic blocks at several chromosomes and an entirely heterochromatic acrocentric chromosome in females that was lacking in the male karyotype. This discovery indicated a heteromorphic sex chromosome system of the ZZ/ZW type. Ag-staining and CMA(3) fluorescence revealed one major chromosome pair bearing the NORs with the presence of additional signals in some metaphases. Both heterochromatic segments associated with Ag-NORs and the W chromosome were positively stained by CMA(3). Considering the present data and previous findings it is hypothesized that the occurrence of ZW sex chromosome system is widespread in the genus Thoracocharax.