WASP-24 b: A New Transiting Close-in Hot Jupiter Orbiting a Late F-star

We report the discovery of a new transiting close-in giant planet, WASP-24 b, in a 2.341 day orbit, 0.037 AU from its F8-9 type host star. By matching the star's spectrum with theoretical models, we infer an effective temperature T eff = 6075 ± 100 K and a surface gravity of log g = 4.15 ± 0.10. A comparison of these parameters with theoretical isochrones and evolutionary mass tracks places only weak constraints on the age of the host star, which we estimate to be 3.8+1.3 –1.2 Gyr. The planetary nature of the companion was confirmed by radial velocity measurements and additional photometric observations. These data were fit simultaneously in order to determine the most probable parameter set for the system, from which we infer a planetary mass of 1.071+0.036 –0.038 M Jup and radius 1.3+0.039 –0.037 R Jup.

SUPERNOVA 2009kf: AN ULTRAVIOLET BRIGHT TYPE IIP SUPERNOVA DISCOVERED WITH PAN-STARRS 1 AND GALEX

We present photometric and spectroscopic observations of a luminous Type IIP Supernova (SN) 2009kf discovered by the Pan-STARRS 1 (PS1) survey and also detected by the Galaxy Evolution Explorer. The SN shows a plateau in its optical and bolometric light curves, lasting approximately 70 days in the rest frame, with an absolute magnitude of M-V = - 18.4 mag. The P-Cygni profiles of hydrogen indicate expansion velocities of 9000 km s(-1) at 61 days after discovery which is extremely high for a Type IIP SN. SN 2009kf is also remarkably bright in the near-ultraviolet (NUV) and shows a slow evolution 10-20 days after optical discovery. The NUV and optical luminosity at these epochs can be modeled with a blackbody with a hot effective temperature (T similar to 16,000 K) and a large radius (R similar to 1 x 10(15) cm). The bright bolometric and NUV luminosity, the light curve peak and plateau duration, the high velocities, and temperatures suggest that 2009kf is a Type IIP SN powered by a larger than normal explosion energy. Recently discovered high-z SNe (0.7

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.

Qatar-1b: a hot Jupiter orbiting a metal-rich K dwarf star

We report the discovery and initial characterization of Qatar-1b, a hot Jupiter-orbiting metal-rich K dwarf star, the first planet discovered by the Qatar Exoplanet Survey. We describe the strategy used to select candidate transiting planets from photometry generated by the Qatar Exoplanet Survey camera array. We examine the rate of astrophysical and other false positives found during the spectroscopic reconnaissance of the initial batch of candidates. A simultaneous fit to the follow-up radial velocities and photometry of Qatar-1b yields a planetary mass of 1.09 ± 0.08 MJ and a radius of 1.16 ± 0.05 RJ. The orbital period and separation are 1.420 033 ± 0.000 016 d and 0.023 43 ± 0.000 26 au for an orbit assumed to be circular. The stellar density, effective temperature and rotation rate indicate an age greater than 4 Gyr for the system.

Total eclipse of the heart: the AM CVn Gaia14aae/ASSASN-14cn

We report the discovery and characterization of a deeply eclipsing AM CVn-system, Gaia14aae (=ASSASN-14cn). Gaia14aae was identified independently by the All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN; Shappee et al.) and by the Gaia Science Alerts project, during two separate outbursts. A third outburst is seen in archival Pan-STARRS-1 (PS1; Schlafly et al.; Tonry et al.; Magnier et al.) and ASAS-SN data. Spectroscopy reveals a hot, hydrogen-deficient spectrum with clear double-peaked emission lines, consistent with an accreting double-degenerate classification. We use follow-up photometry to constrain the orbital parameters of the system. We find an orbital period of 49.71 min, which places Gaia14aae at the long period extremum of the outbursting AM CVn period distribution. Gaia14aae is dominated by the light from its accreting white dwarf (WD). Assuming an orbital inclination of 90° for the binary system, the contact phases of the WD lead to lower limits of 0.78 and 0.015 M⊙ on the masses of the accretor and donor, respectively, and a lower limit on the mass ratio of 0.019. Gaia14aae is only the third eclipsing AM CVn star known, and the first in which the WD is totally eclipsed. Using a helium WD model, we estimate the accretor's effective temperature to be 12 900 ± 200 K. The three outburst events occurred within four months of each other, while no other outburst activity is seen in the previous 8 yr of Catalina Real-time Transient Survey (CRTS; Drake et al.), Pan-STARRS-1 and ASAS-SN data. This suggests that these events might be rebrightenings of the first outburst rather than individual events.

CSI 2264: Simultaneous Optical and Infrared Light Curves of Young Disk-bearing Stars in NGC 2264 with CoRoT and Spitzer—Evidence for Multiple Origins of Variability

We present the Coordinated Synoptic Investigation of NGC 2264, a continuous 30 day multi-wavelength photometric monitoring campaign on more than 1000 young cluster members using 16 telescopes. The unprecedented combination of multi-wavelength, high-precision, high-cadence, and long-duration data opens a new window into the time domain behavior of young stellar objects. Here we provide an overview of the observations, focusing on results from Spitzer and CoRoT. The highlight of this work is detailed analysis of 162 classical T Tauri stars for which we can probe optical and mid-infrared flux variations to 1% amplitudes and sub-hour timescales. We present a morphological variability census and then use metrics of periodicity, stochasticity, and symmetry to statistically separate the light curves into seven distinct classes, which we suggest represent different physical processes and geometric effects. We provide distributions of the characteristic timescales and amplitudes and assess the fractional representation within each class. The largest category (>20%) are optical "dippers" with discrete fading events lasting ~1-5 days. The degree of correlation between the optical and infrared light curves is positive but weak; notably, the independently assigned optical and infrared morphology classes tend to be different for the same object. Assessment of flux variation behavior with respect to (circum)stellar properties reveals correlations of variability parameters with Hα emission and with effective temperature. Overall, our results point to multiple origins of young star variability, including circumstellar obscuration events, hot spots on the star and/or disk, accretion bursts, and rapid structural changes in the inner disk. Based on data from the Spitzer and CoRoT missions. The CoRoT space mission was developed and is operated by the French space agency CNES, with participation of ESA's RSSD and Science Programmes, Austria, Belgium, Brazil, Germany, and Spain.

YSOVAR: Mid-infrared Variability in the Star-forming Region Lynds 1688

The emission from young stellar objects (YSOs) in the mid-infrared (mid-IR) is dominated by the inner rim of their circumstellar disks. We present IR data from the Young Stellar Object VARiability (YSOVAR) survey of ~800 objects in the direction of the Lynds 1688 (L1688) star-forming region over four visibility windows spanning 1.6 yr using the Spitzer Space Telescope in its warm mission phase. Among all light curves, 57 sources are cluster members identified based on their spectral energy distribution and X-ray emission. Almost all cluster members show significant variability. The amplitude of the variability is larger in more embedded YSOs. Ten out of 57 cluster members have periodic variations in the light curves with periods typically between three and seven days, but even for those sources, significant variability in addition to the periodic signal can be seen. No period is stable over 1.6 yr. Nonperiodic light curves often still show a preferred timescale of variability that is longer for more embedded sources. About half of all sources exhibit redder colors in a fainter state. This is compatible with time-variable absorption toward the YSO. The other half becomes bluer when fainter. These colors can only be explained with significant changes in the structure of the inner disk. No relation between mid-IR variability and stellar effective temperature or X-ray spectrum is found.

Étude spectroscopique d'étoiles naines blanches riches en hélium de type DB et DBA

De nouveaux modèles d'atmosphère sont présentés, incluant les profils de raie d'hélium neutre améliorés de Beauchamp (1995) et le formalisme de probabilité d'occupation pour ce même atome. Ces modèles sont utilisés pour calculer une grille de spectres synthétiques correspondant à des atmosphères riches en hélium et contenant des traces d'hydrogène. Cette grille est utilisée pour déterminer les paramètres atmosphériques principaux des étoiles de notre échantillon, soient la température effective, la gravité de surface et l'abondance d'hydrogène. Notre échantillon contient des spectres visibles de haut rapport signal-sur-bruit pour 102 naines blanches riches en hélium, dont 29 ont été observés au cours de ce projet, ce qui en fait le plus grand échantillon de spectres de qualité de naines blanches riches en hélium. Des spectres synthétiques ont été calculés en utilisant différentes valeurs du paramètre α de la théorie de la longueur de mélange dans le but de calibrer empiriquement la valeur de ce paramètre pour les DB. Afin d'améliorer la précision sur les paramètres atmosphériques de quelques étoiles, nous avons utilisé des spectres couvrant la raie Hα pour mieux déterminer l'abondance d'hydrogène. Finalement, nous avons calculé la distribution de masse de notre échantillon et la fonction de luminosité des DB. La distribution de masse montre une coupure à 0.5 fois la masse solaire qui est prédite par les modèles d'évolution stellaire et dévoile une masse moyenne significativement plus élevée pour les étoiles de type DBA. La masse moyenne de l'ensemble des DB et DBA est très proche de celle des DA. La fonction de luminosité nous permet de calculer que le rapport du nombre de DB sur le nombre de DA vaut environ 25%.

Calculs de modèles d'atmosphères hors-ETL avec métaux pour les étoiles de type sdO : le cas particulier de SDSS J1600+0748

Nous présentons nos grilles de modèles d'atmosphères pour les étoiles sous-naines chaudes de type O (sdO) soit : des modèles classiques hors-ETL H, He, des modèles hors-ETL avec, en plus, du C, N, O et finalement des modèles incluant C, N, O, Fe. En utilisant les raies de Balmer et d'hélium dans le domaine du visible, nous avons fait des comparaisons entre les spectres théoriques de nos différentes grilles afin de caractériser les effets des métaux. On trouve que ces effets dépendent à la fois de la température et de la gravité. De plus, l'abondance d'hélium a une influence importante sur les effets des métaux; une abondance d'hélium faible (log N(He)/N(H) < -1,5) occasionne des effets assez importants alors qu'une abondance plus élevée tend à réduire ces mêmes effets. Nous avons aussi trouvé que l'ajout du fer (en abondance solaire) ne cause que des changements relativement faibles à la structure en température et, par le fait même, aux profils des raies d'hydrogène et d'hélium, par rapport aux changements déjà produits par le C, N, O (en abondance solaire). Nous avons utilisé nos grilles pour faire une analyse spectroscopique du spectre à haut signal sur bruit (180) et basse résolution (9 Å) de SDSS J160043.6+074802.9 obtenu au télescope Bok. Notre meilleure ajustement a été obtenu avec notre grille de spectres synthétiques incluant C, N, O et Fe en quantité solaire, menant aux paramètres suivants : Teff = 68 500 ± 1770 K, log g = 6,09 ± 0,07, and log N(He)/N(H) = -0,64 ± 0,05, où les incertitudes proviennent uniquement de la procédure d'ajustement. Ces paramètres atmosphériques, particulièrement la valeur de l'abondance d'hélium, placent notre étoile dans une région où les effets des métaux ne sont pas très marqués.

Analyse spectroscopique d'étoiles naines blanches riches en hydrogène(DA) : vers des modèles d'atmosphère améliorés sans paramètres libres

Le but de cette thèse est de raffiner et de mieux comprendre l'utilisation de la méthode spectroscopique, qui compare des spectres visibles de naines blanches à atmosphère riche en hydrogène (DA) à des spectres synthétiques pour en déterminer les paramètres atmosphériques (température effective et gravité de surface). Notre approche repose principalement sur le développement de modèles de spectres améliorés, qui proviennent eux-mêmes de modèles d'atmosphère de naines blanches de type DA. Nous présentons une nouvelle grille de spectres synthétiques de DA avec la première implémentation cohérente de la théorie du gaz non-idéal de Hummer & Mihalas et de la théorie unifiée de l'élargissement Stark de Vidal, Cooper & Smith. Cela permet un traitement adéquat du chevauchement des raies de la série de Balmer, sans la nécessité d'un paramètre libre. Nous montrons que ces spectres améliorés prédisent des gravités de surface qui sont plus stables en fonction de la température effective. Nous étudions ensuite le problème de longue date des gravités élevées pour les DA froides. L'hypothèse de Bergeron et al., selon laquelle les atmosphères sont contaminées par de l'hélium, est confrontée aux observations. À l'aide de spectres haute résolution récoltés au télescope Keck à Hawaii, nous trouvons des limites supérieures sur la quantité d'hélium dans les atmosphères de près de 10 fois moindres que celles requises par le scénario de Bergeron et al. La grille de spectres conçue dans ces travaux est ensuite appliquée à une nouvelle analyse spectroscopique de l'échantillon de DA du SDSS. Notre approche minutieuse permet de définir un échantillon plus propre et d'identifier un nombre important de naines blanches binaires. Nous déterminons qu'une coupure à un rapport signal-sur-bruit S/N > 15 optimise la grandeur et la qualité de l'échantillon pour calculer la masse moyenne, pour laquelle nous trouvons une valeur de 0.613 masse solaire. Finalement, huit nouveaux modèles 3D de naines blanches utilisant un traitement d'hydrodynamique radiative de la convection sont présentés. Nous avons également calculé des modèles avec la même physique, mais avec une traitement standard 1D de la convection avec la théorie de la longueur de mélange. Un analyse différentielle entre ces deux séries de modèles montre que les modèles 3D prédisent des gravités considérablement plus basses. Nous concluons que le problème des gravités élevées dans les naines blanches DA froides est fort probablement causé par une faiblesse dans la théorie de la longueur de mélange.

Caractérisation photométrique et spectroscopique de compagnons sous-stellaires de faible masse autour d'étoiles de la région de formation Upper Scorpius

Suite à la découverte d’environ 2000 naines brunes au cours des deux dernières décennies, on commence à bien comprendre la physique de ces objets de masse intermédiaire entre les étoiles et les planètes. Malgré tout, les modèles d’atmosphère et d’évolution de ces objets peu massifs peinent toujours à reproduire fidèlement leurs caractéristiques pour les âges les plus jeunes. Ce travail propose la caractérisation de quatre compagnons de masse sous-stellaire (8-30 MJup) en orbite à grande séparation (300-900 UA) autour d'étoiles jeunes (5 Ma) de la région de formation Upper Scorpius. De nouveaux spectres (0,9-2,5 um) et de nouvelles mesures photométriques (YJHKsL') sont présentés et analysés, dans le but de déterminer la masse, température effective, luminosité et gravité de surface de ces compagnons, tout en évaluant la fidélité avec laquelle les spectres synthétiques tirés de deux modèles d’atmosphère récents reproduisent les spectres observés.

Modèles d'atmosphères hors-ETL avec métaux : applications aux étoiles sous-naines chaudes

Avec la mise en place dans les dernières années d'une grappe d'ordinateurs (CALYS) dédiés aux calculs de modèles stellaires pour notre groupe de recherche, il nous est désormais possible d'exploiter à leur plein potentiel les modèles d'atmosphères hors équilibre thermodynamique local (HETL) en y incluant des éléments métalliques. Ce type de modèles, plutôt exigeant en temps de calcul, est toutefois essentiel pour analyser correctement les spectres d'étoiles chaudes comme les sous-naines de type O (sdO). Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse ont comme point commun l'utilisation de tels modèles d'atmosphères pour faire l'analyse spectroscopique d'étoiles sous-naines chaudes dans des contextes variés. Le coeur de cette thèse porte sur Bd+28 4211, une étoile standard de type sdO très chaude, dans laquelle le problème des raies de Balmer, qui empêche de reproduire ces dernières avec une unique, et réaliste, combinaison de paramètres atmosphériques, est bien présent. Dans un premier temps nous présentons une analyse approfondie de son spectre ultraviolet (UV). Cela nous permet de déterminer les abondances de métaux dans l'atmosphère de l'étoile et de contraindre sa température effective et sa gravité de surface. Par la suite, ces résultats servent de point de départ à l'analyse du spectre optique de l'étoile, dans lequel le problème des raies de Balmer se fait sentir. Cette analyse nous permet de conclure que l'inclusion des abondances métalliques propres à l'étoile dans les modèles d'atmosphères HETL n'est pas suffisant pour surmonter le problème des raies de Balmer. Toutefois, en y incluant des abondances dix fois solaires, nous arrivons à reproduire correctement les raies de Balmer et d'hélium présentes dans les spectres visibles lors d'un ajustement de paramètres. De plus, les paramètres résultants concordent avec ceux indiqués par le spectre UV. Nous concluons que des sources d'opacité encore inconnues ou mal modélisées sont à la source de ce problème endémique aux étoiles chaudes. Par la suite nous faisons une étude spectroscopique de Feige 48, une étoile de type sdB pulsante particulièrement importante. Nous arrivons à reproduire très bien le spectre visible de cette étoile, incluant les nombreuses raies métalliques qui s'y trouvent. Les paramètres fondamentaux obtenus pour Feige 48 corroborent ceux déjà présents dans la littérature, qui ont été obtenus avec des types de modèles d'atmosphères moins sophistiqués, ce qui implique que les effets HETL couplés à la présence de métaux ne sont pas importants dans l'atmosphère de cette étoile particulière. Nous pouvons donc affirmer que les paramètres de cette étoile sont fiables et peuvent servir de base à une future étude astérosismologique quantitative. Finalement, 38 étoiles sous-naines chaudes appartenant à l'amas globulaire omega Centauri ont été analysées afin de déterminer, outre leur température et gravité de surface, leurs abondances d'hélium et de carbone. Nous montrons qu'il existe une corrélation entre les abondances photosphériques de ces deux éléments. Nous trouvons aussi des différences entre les étoiles riches en hélium de l'amas du celles du champ. Dans leur ensemble, nos résultats remettent en question notre compréhension du mécanisme de formation des sous-naines riches en hélium.

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

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.

A rotating disc voltammetry study of the 1,8-dihydroxyanthraquinone mediated reduction of colloidal indigo

Colloidal indigo is reduced to an aqueous solution of leuco-indigo in a mediated two-electron process converting the water-insoluble dye into the water-soluble leuco form. The colloidal dye does not interact directly with the electrode surface, and to employ an electrochemical process for this reduction, the redox mediator 1,8-dihydroxyanthraquinone (1,8-DHAQ) is used to transfer electrons from the electrode to the dye. The mediated reduction process is investigated at a (500-kHz ultrasound-assisted) rotating disc electrode, and the quantitative analysis of voltammetric data is attempted employing the Digisim numerical simulation software package. At the most effective temperature, 353 K, the diffusion coefficient for 1,8-DHAQ is (0.84 +/- 0.08)x10(-9) m(2) s(-1), and it is shown that an apparently kinetically controlled reaction between the reduced form of the mediator and the colloidal indigo occurs within the diffusion layer at the electrode surface. The apparent bimolecular rate constant k (app)=3 mol m(-3) s(-1) for the rate law d[leuco-indigo]/dt = k(app) x [mediator] x [indigo] is determined and attributed to a mediator diffusion controlled dissolution of the colloid particles. The average particle size and the number of molecules per particles are estimated from the apparent bimolecular rate constant and confirmed by scanning electron microscopy.