Pre-Main-Sequence Accretion in the Low Metallicity Galactic Star-forming Region Sh 2-284

We present optical spectra of pre-main-sequence (PMS) candidates around the Ha region taken with the Southern African Large Telescope in the low metallicity (Z) Galactic region Sh 2-284, which includes the open cluster Dolidze 25 with an atypical low metallicity of Z similar to 1/5 Z(circle dot). It has been suggested on the basis of both theory and observations that PMS mass-accretion rates, (M) over dot(acc), are a function of Z. We present the first sample of spectroscopic estimates of mass-accretion rates for PMS stars in any low-Z star-forming region. Our data set was enlarged with literature data of H alpha emission in intermediate-resolution R-band spectroscopy. Our total sample includes 24 objects spanning a mass range between 1 and 2 M-circle dot and with a median age of approximately 3.5 Myr. The vast majority (21 out of 24) show evidence for a circumstellar disk on the basis of Two Micron All Sky Survey and Spitzer infrared photometry. We find (M) over dot(acc) in the 1-2 M-circle dot interval to depend quasi-quadratically on stellarmass, with (M) over dot(acc) proportional to M-*(2.4 +/- 0.35), and inversely with stellar age, with (M) over dot(acc) proportional to t(*)(-0.7 +/- 0.4). Furthermore, we compare our spectroscopic (M) over dot(acc) measurements with solar Z Galactic PMS stars in the same mass range, but, surprisingly find no evidence for a systematic change in (M) over dot(acc) with Z. We show that literature accretion-rate studies are influenced by detection limits, and we suggest that (M) over dot(acc) may be controlled by factors other than Z(*), M-*, and age.

The Decaying Long-period Oscillation of a Stellar Megaflare

We analyze and interpret the oscillatory signal in the decay phase of the U-band light curve of a stellar megaflare observed on 2009 January 16 on the dM4.5e star YZ CMi. The oscillation is well approximated by an exponentially decaying harmonic function. The period of the oscillation is found to be 32 minutes, the decay time about 46 minutes, and the relative amplitude 15%. As this observational signature is typical of the longitudinal oscillations observed in solar flares at extreme ultraviolet and radio wavelengths, associated with standing slow magnetoacoustic waves, we suggest that this megaflare may be of a similar nature. In this scenario, macroscopic variations of the plasma parameters in the oscillations modulate the ejection of non-thermal electrons. The phase speed of the longitudinal (slow magnetoacoustic) waves in the flaring loop or arcade, the tube speed, of about 230 km s-1 would require a loop length of about 200 Mm. Other mechanisms, such as standing kink oscillations, are also considered.

Quiescent and flaring X-ray emission from the nearby M/T dwarf binary SCR 1845-6357

Aims: X-ray emission is an important diagnostics to study magnetic activity in very low mass stars that are presumably fully convective and have an effectively neutral photosphere. Methods: We investigate an XMM-Newton observation of SCR 1845-6357, a nearby, ultracool M 8.5 / T 5.5 dwarf binary. The binary is unresolved in the XMM detectors, but the X-ray emission is very likely from the M 8.5 dwarf. We compare its flaring emission to those of similar very low mass stars and additionally present an XMM observation of the M 8 dwarf VB 10. Results: We detect quasi-quiescent X-ray emission from SCR 1845-6357 at soft X-ray energies in the 0.2-2.0 keV band, as well as a strong flare with a count rate increase of a factor of 30 and a duration of only 10 min. The quasi-quiescent X-ray luminosity of log LX = 26.2 erg/s and the corresponding activity level of log LX/Lbol = -3.8 point to a fairly active star. Coronal temperatures of up to 5 MK and frequent minor variability support this picture. During the flare, which is accompanied by a significant brightening in the near-UV, plasma temperatures of 25-30 MK are observed and an X-ray luminosity of LX = 8 × 1027 erg/s is reached. Conclusions: The source SCR 1845-6357 is a nearby, very low mass star that emits X-rays at detectable levels in quasi-quiescence, implying the existence of a corona. The high activity level, coronal temperatures and the observed large flare point to a rather active star, despite its estimated age of a few Gyr.

X-Ray Emission from the Super-Earth Host GJ 1214

Stellar activity can produce large amounts of high-energy radiation, which is absorbed by the planetary atmosphere leading to irradiation-driven mass loss. We present the detection and an investigation of high-energy emission in a transiting super-Earth host system, GJ 1214, based on XMM-Newton observations. We derive an X-ray luminosity of LX = 7.4 × 1025 erg s-1 and a corresponding activity level of log (LX /L bol) ~ -5.3. Further, we determine a coronal temperature of about ~3.5 MK, which is typical for coronal emission of moderately active low-mass stars. We estimate that GJ 1214 b evaporates at a rate of 1.3× 1010 g s-1 and has lost a total of ≈2-5.6 M ⊕.

Where are the mid-sized flares of ultracool M dwarfs?

We propose to observe the M8.5 dwarf SCR J1845-6357 with XMM-Newton EPIC for 60 ks. Very low-mass M dwarfs show a distinct drop in X-ray luminosity compared to slightly more massive M dwarfs. Surprisingly, this does not happen at the mass threshold where M dwarfs become fully convective (M4), but at significantly lower masses (M8). These very low mass stars seem to have a flaring behaviour different from earlier type stars: they display either occasional large flares or a very low-level "flickering" in their X-ray light curves, but not the canonical power-law flare-energy distribution observed for the Sun and other cool stars. Our aim is to collect a long-duration light curve for one of the most nearby ultracool dwarfs to quantify how its flare-energy distribution differs from earlier type stars.

Recherche d’étoiles jeunes de faible masse dans le voisinage solaire

Formées lors de l’effondrement gravitationnel d’un nuage de gaz moléculaire, les étoiles naissantes auront différentes masses variant entre 0.08 et environ 100M . La majorité de la population stellaire de la Galaxie est constituée d’étoiles dont la masse est inférieure à environ 0.6 M . Le dernier évènement de formation stellaire dans le voisinage solaire s’est produit dans la bulle locale il y a au plus 100 millions d’années, vraisemblablement provoqué par le passage d’une onde de choc dans le bras local de la Galaxie. C’est ainsi que se formèrent de jeunes associations d’étoiles dont les membres se caractérisent en particulier par une vitesse spatiale et une position commune dans la Galaxie. Les associations jeunes étant peu densément peuplées et relativement proches du Soleil, leurs membres se font plutôt rares et dispersés sur toute la voûte céleste. Jusqu’à présent, surtout les étoiles les plus massives (brillantes) ont été répertoriées. Les étoiles jeunes de faible masse, constituant la majorité de la population, restent pour la plupart à être identifiées. Les étoiles jeunes de faible masse représentent une population clef pour contraindre les modèles évolutifs des étoiles M et des naines brunes. Elles sont également d’excellentes candidates pour chercher des exoplanètes via les techniques d’imagerie directe. Ce mémoire présente une nouvelle méthode utilisant un modèle cinématique enrichi d’une analyse statistique Bayesienne pour identifier des étoiles jeunes de faible masse dans les associations beta Pictoris, Tucana-Horologium et AB Doradus. À partir d’un échantillon de 1080 étoiles K et M, toutes comportant des indicateurs de jeunesse tels l’émission Halpha et une forte luminosité dans les rayons X, leurs propriétés cinématiques (mouvement propre) et photométriques sont analysées pour en extraire 98 candidates hautement probables membres d’une des trois associations. Une confirmation de leur statut comme membre nécessitera en particulier une mesure de leur vitesse radiale (prédit par notre analyse) et une mesure de la largeur équivalente du lithium à 6708 Å pour mieux contraindre leur âge.

Détection de nouvelles candidates au rang de naines brunes de types spectraux plus tardifs que T5 avec le Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE)

Les naines brunes sont, en termes de masse, les objets astrophysiques intermédiaires entre les planètes géantes gazeuses et les étoiles de faible masse. Elles se forment de la même manière que les étoiles, par contraction gravitationnelle d’un fragment de nuage de gaz moléculaire ayant atteint la limite de Jeans, mais se différencient par leur incapa- cité à produire les réactions de fusion de l’hydrogène dans leur cœur. Les naines brunes sont par conséquent des objets qui se refroidissent graduellement, et dont les propriétés spectrales évoluent au cours du temps. Ce mémoire présente la recherche de nouvelles candidates de type spectral T tardif et Y, dans le but de compléter le relevé des naines brunes du voisinage solaire. Cette recherche est motivée par deux objectifs principaux. Premièrement, un échantillon com- plet des objets de faible masse est nécessaire pour contraindre correctement la limite aux faibles masses de la fonction de masse initiale des nuages interstellaires, problème clé en astrophysique actuellement. Deuxièmement, les naines brunes de types spectraux tardifs sont les objets stellaires dont les propriétés atmosphériques sont les plus semblables à celles des planètes géantes gazeuses. Par conséquent, la recherche de nouvelles naines brunes permet indirectement d’améliorer nos connaissances des exoplanètes, sans être contraints par la proximité d’étoiles brillantes. À partir du WISE All-Sky Source Catalog, nous avons établi un échantillon de 55 candidates naines brunes répondant aux critères photométriques attendus. Parmi ces can- didates, 17 ont fait l’objet d’un suivi photométrique en bande J à l’Observatoire du Mont-Mégantic, et 9 ont pu être détectées. De ces 9 détections, 4 objets présentent des mouvements propres cohérents avec ceux de naines brunes.

Recherche et caractérisation des étoiles jeunes de faible masse dans le voisinage solaire

L'outil développé dans le cadre de cette thèse est disponible à l'adresse suivante: www.astro.umontreal.ca/~malo/banyan.php

Recherche et caractérisation de systèmes binaires dont l'une des composantes est de faible masse

Nous présentons la découverte de quatorze nouveaux systèmes binaires ayant une séparation supérieure à 250 UA et dont au moins l'une des composantes est une naine M ou une naine L. Ces systèmes ont d'abord été identifiés en cherchant des objets ayant un mouvement propre commun autour d'étoiles connues possédant un mouvement propre élevé, grâce à une corrélation croisée de grands relevés du ciel dans l'infrarouge proche (2MASS, SDSS et SIMP). Un suivi astrométrique, afin de confirmer le mouvement propre commun, a été réalisé sur toutes les cibles avec la caméra SIMON et/ou la caméra CPAPIR à l'Observatoire du Mont-Mégatic (OMM) ou à l'Observatoire interaméricain du Cerro Tololo (CTIO). Un suivi spectroscopique a aussi été effectué sur la plupart des compagnons avec GMOS ou GNIRS à Gemini afin de déterminer leurs types spectraux. La probabilité que deux objets forment un système binaire par hasard a été évaluée afin de s'assurer que les couples candidats que nous présentons soient réellement liés.Un de nos nouveaux systèmes a un compagnon de masse sous-stellaire : 2M1259+1001 (L4.5). L'étude des systèmes que nous avons découverts pourra, entre autre, nous aider à mieux comprendre les mécanismes de formation des étoiles de très faible masse et des naines brunes.

La recherche de naines brunes et étoiles de faible masse dans les associations cinématiques jeunes du voisinage solaire

L’objectif principal de cette thèse est d’identifier les étoiles de faible masse et naines brunes membres d’associations cinématiques jeunes du voisinage solaire. Ces associations sont typiquement âgées de moins de 200 millions d’années et regroupent chacune un ensemble d’étoiles s’étant formées au même moment et dans un même environnement. La majorité de leurs membres d'environ plus de 0.3 fois la masse du Soleil sont déjà connus, cependant les membres moins massifs (et moins brillants) nous échappent encore. Leur identification permettra de lever le voile sur plusieurs questions fondamentales en astrophysique. En particulier, le fait de cibler des objets jeunes, encore chauds et lumineux par leur formation récente, permettra d’atteindre un régime de masses encore peu exploré, jusqu'à seulement quelques fois la masse de Jupiter. Elles nous permettront entre autres de contraindre la fonction de masse initiale et d'explorer la connection entre naines brunes et exoplanètes, étant donné que les moins massives des naines brunes jeunes auront des propriétés physiques très semblables aux exoplanètes géantes gazeuses. Pour mener à bien ce projet, nous avons adapté l'outil statistique BANYAN I pour qu'il soit applicable aux objets de très faibles masses en plus de lui apporter plusieurs améliorations. Nous avons entre autres inclus l'utilisation de deux diagrammes couleur-magnitude permettant de différencier les étoiles de faible masse et naines brunes jeunes à celles plus vieilles, ajouté l'utilisation de probabilités a priori pour rendre les résultats plus réalistes, adapté les modèles spatiaux et cinématiques des associations jeunes en utilisant des ellipsoïdes gaussiennes tridimensionnelles dont l'alignement des axes est libre, effectué une analyse Monte Carlo pour caractériser le taux de faux-positifs et faux-négatifs, puis revu la structure du code informatique pour le rendre plus efficace. Dans un premier temps, nous avons utilisé ce nouvel algorithme, BANYAN II, pour identifier 25 nouvelles candidates membres d'associations jeunes parmi un échantillon de 158 étoiles de faible masse (de types spectraux > M4) et naines brunes jeunes déjà connues. Nous avons ensuite effectué la corrélation croisée de deux catalogues couvrant tout le ciel en lumière proche-infrarouge et contenant ~ 500 millions d’objets célestes pour identifier environ 100 000 candidates naines brunes et étoiles de faible masse du voisinage solaire. À l'aide de l'outil BANYAN II, nous avons alors identifié quelques centaines d'objets appartenant fort probablement à une association jeune parmi cet échantillon et effectué un suivi spectroscopique en lumière proche-infrarouge pour les caractériser. Les travaux présentés ici ont mené à l'identification de 79 candidates naines brunes jeunes ainsi que 150 candidates étoiles de faible masse jeunes, puis un suivi spectroscopique nous a permis de confirmer le jeune âge de 49 de ces naines brunes et 62 de ces étoiles de faible masse. Nous avons ainsi approximativement doublé le nombre de naines brunes jeunes connues, ce qui a ouvert la porte à une caractérisation statistique de leur population. Ces nouvelles naines brunes jeunes représentent un laboratoire idéal pour mieux comprendre l'atmosphère des exoplanètes géantes gazeuses. Nous avons identifié les premiers signes d’une remontée dans la fonction de masse initiale des naines brunes aux très faibles masses dans l'association jeune Tucana-Horologium, ce qui pourrait indiquer que l’éjection d’exoplanètes joue un rôle important dans la composition de leur population. Les résultats du suivi spectroscopique nous ont permis de construire une séquence empirique complète pour les types spectraux M5-L5 à l'âge du champ, à faible (β) et très faible (γ) gravité de surface. Nous avons effectué une comparaison de ces données aux modèles d'évolution et d'atmosphère, puis nous avons construit un ensemble de séquences empiriques de couleur-magnitude et types spectraux-magnitude pour les naines brunes jeunes. Finalement, nous avons découvert deux nouvelles exoplanètes par un suivi en imagerie directe des étoiles jeunes de faible masse identifiées dans ce projet. La future mission GAIA et le suivi spectroscopique complet des candidates présentées dans cette thèse permettront de confirmer leur appartenance aux associations jeunes et de contraindre la fonction de masse initiale dans le régime sous-stellaire.

The embedded cluster DBSB 48 in the nebula Hoffleit 18: Comparison with Trumpler 14

We derive fundamental parameters of the embedded cluster DBSB 48 in the southern nebula Hoffleit 18 and the very young open cluster Trumpler 14, by means of deep JHK(s) infrared photometry. We build colour-magnitude and colour-colour diagrams to derive reddening and age, based on main sequence and pre-main sequence distributions. Radial stellar density profiles are used to study cluster structure and guide photometric diagram extractions. Field-star decontamination is applied to uncover the intrinsic cluster sequences in the diagrams. Ages are inferred from K-excess fractions. A prominent pre-main sequence population is present in DBSB 48, and the K-excess fraction f(K) = 55 +/- 6% gives an age of 1.1 +/- 0.5 Myr. A mean reddening of A(Ks) = 0.9 +/- 0.03 was found, corresponding to A(v) = 8.2 +/- 0.3. The cluster CMD is consistent with the far kinematic distance of 5 kpc for Hoffleit 18. For Trumpler 14 we derived similar parameters as in previous studies in the optical, in particular an age of 1.7 +/- 0.7 Myr. The fraction of stars with infrared excess in Trumpler 14 is f(K) = 28 +/- 4%. Despite the young ages, both clusters are described by a King profile with core radii R-core = 0.46 +/- 0.05 pc and R-core = 0.35 +/- 0.04 pc, respectively, for DBSB 48 and Trumpler 14. Such cores are smaller than those of typical open clusters. Small cores are probably related to the cluster formation and/or parent molecular cloud fragmentation. In DBSB 48, the magnitude extent of the upper main sequence is Delta K-s approximate to 2 mag, while in Trumpler 14 it is Delta K-s approximate to 5 mag, consistent with the estimated ages. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

THE GEMINI NICI PLANET-FINDING CAMPAIGN: DISCOVERY OF A SUBSTELLAR L DWARF COMPANION TO THE NEARBY YOUNG M DWARF CD-35 2722

We present the discovery of a wide (67 AU) substellar companion to the nearby (21 pc) young solar-metallicity M1 dwarf CD-35 2722, a member of the approximate to 100 Myr AB Doradus association. Two epochs of astrometry from the NICI Planet-Finding Campaign confirm that CD-35 2722 B is physically associated with the primary star. Near-IR spectra indicate a spectral type of L4 +/- 1 with a moderately low surface gravity, making it one of the coolest young companions found to date. The absorption lines and near-IR continuum shape of CD-35 2722 B agree especially well the dusty field L4.5 dwarf 2MASS J22244381-0158521, while the near-IR colors and absolute magnitudes match those of the 5 Myr old L4 planetary-mass companion, 1RXS J160929.1-210524 b. Overall, CD-35 2722 B appears to be an intermediate-age benchmark for L dwarfs, with a less peaked H-band continuum than the youngest objects and near-IR absorption lines comparable to field objects. We fit Ames-Dusty model atmospheres to the near-IR spectra and find T(eff) = 1700-1900 K and log(g) = 4.5 +/- 0.5. The spectra also show that the radial velocities of components A and B agree to within +/- 10 km s(-1), further confirming their physical association. Using the age and bolometric luminosity of CD-35 2722 B, we derive a mass of 31 +/- 8 M(Jup) from the Lyon/Dusty evolutionary models. Altogether, young late-M to mid-L type companions appear to be overluminous for their near-IR spectral type compared with field objects, in contrast to the underluminosity of young late-L and early-T dwarfs.

Exoplanet discoveries with the CoRoT space observatory

The CoRoT space observatory is a project which is led by the French space agency CNES and leading space research institutes in Austria, Brazil, Belgium, Germany and Spain and also the European Space Agency ESA. CoRoT observed since its launch in December 27, 2006 about 100 000 stars for the exoplanet channel, during 150 days uninterrupted high-precision photometry. Since the The CoRoT-team has several exoplanet candidates which are currently analyzed under its study, we report here the discoveries of nine exoplanets which were observed by CoRoT. Discovered exoplanets such as CoRoT-3b populate the brown dwarf desert and close the gap of measured physical properties between usual gas giants and very low mass stars. CoRoT discoveries extended the known range of planet masses down to about 4.8 Earth-masses (CoRoT-7b) and up to 21 Jupiter masses (CoRoT-3b), the radii to about 1.68 x 0.09 R (Earth) (CoRoT-7b) and up to the most inflated hot Jupiter with 1.49 x 0.09 R (Earth) found so far (CoRoT-1b), and the transiting exoplanet with the longest period of 95.274 days (CoRoT-9b). Giant exoplanets have been detected at low metallicity, rapidly rotating and active, spotted stars. Two CoRoT planets have host stars with the lowest content of heavy elements known to show a transit hinting towards a different planethost-star-metallicity relation then the one found by radial-velocity search programs. Finally the properties of the CoRoT-7b prove that rocky planets with a density close to Earth exist outside the Solar System. Finally the detection of the secondary transit of CoRoT-1b at a sensitivity level of 10(-5) and the very clear detection of the ""super-Earth"" CoRoT-7b at 3.5 x 10(-4) relative flux are promising evidence that the space observatory is being able to detect even smaller exoplanets with the size of the Earth.

PLANETARY NEBULAE IN THE INNER MILKY WAY: NEW ABUNDANCES

The study of planetary nebulae in the inner-disk and bulge gives important information on the chemical abundances of elements such as He, N, O, Ar, Ne, and on the evolution of these abundances, which is associated with the evolution of intermediate-mass stars and the chemical evolution of time Galaxy. We present accurate abundances of the elements He, N, 5, 0, Ar, and Ne for a sample of 54 planetary nebulae located towards the bulge of the Galaxy, for 33 of which the abundances are derived here for the first time. The abundances are obtained based on observations in the optical domain made at the National Laboratory for Astrophysics (LNA, Brazil). The data show a good agreement; with other results in the literature, in the sense that the distribution of the abundances is similar to that of those works.

Um estudo da abundância de lítio, rotação, atividade cromosférica e magnetismo das estrelas análogas e gêmeas solares

The study physical process that control the stellar evolution is strength influenced by several stellar parameters, like as rotational velocity, convective envelope mass deepening, and magnetic field intensity. In this study we analyzed the interconnection of some stellar parameters, as Lithium abundance A(Li), chromospheric activity and magnetic field intensity as well as the variation of these parameters as a function of age, rotational velocity, and the convective envelope mass deepening for a selected sample of solar analogs and twins stars. In particular, we analyzed the convective envelope mass deepening and the dispersion of lithium abundance for these stars. We also studied the evolution of rotation in subgiants stars, because its belong to the following evolutionary stage of solar analogs, and twins stars. For this analyze, we compute evolutionary models with the TGEC code to derive the evolutionary stage, as well as the convective envelope mass deepening, and derive more precisely the stellar mass, and age for this 118 stars. Our Investigation shows a considerable dispersion of lithium abundance for the solar analogs stars. We also realize that this dispersion is not by the convective zone deep, in this way we observed which the scattering of A(Li) can not be explained by classical theories of mixing in the convective zone. In conclusion we have that are necessary extra-mixing process to explain this decrease of Lithium abundance in solar analogs and twins stars. We analyzed the subgiant stars because this are the subsequent evolutionary stage after the solar analogs and twins stars. For this analysis, we compute the rotational period for 30 subgiants stars observed by Co- RoT satellite. For this task we apply two different methods: Lomb-Scargle algorithm, and the Plavchan Periodogram. We apply the TGEC code we compute models with internal distribution of angular momentum to confront the predict results with the models, and the observational results. With this analyze, we showed which solid body rotation models are incompatible with the physical interpretation of observational results. As a result of our study we still concluded that the magnetic field, convective envelope mass deepening, and internal redistribution of angular momentum are essential to explain the evolution of low-mass stars, and its observational characteristics. Based on population synthesis simulation, we concluded that the solar neighborhood presents a considerable quantity of solar twins when compared with the discovered set nowadays. Altogether we foresee the existence around 400 solar analogs in the solar neighborhood (distance of 100 pc). We also study the angular momentum of solar analogs and twins, in this study we concluded that added angular momentum from a Jupiter type planet, putted in the Jupiter position, is not enough to explain the angular momentum predicted by Kraft law (Kraft 1970)