Cycloidal magnetic order in the compound IrMnSi

A new compound, IrMnSi, has been synthesized, and its crystal structure and magnetic properties have been investigated by means of neutron powder diffraction, magnetization measurements, and first-principles theory. The crystal structure is found to be of the TiNiSi type (ordered Co2P, space group Pnma). The Mn-projected electronic states are situated at the Fermi level, giving rise to metallic binding, whereas a certain degree of covalent character is observed for the chemical bond between the It and Si atoms. A cycloidal, i.e., noncollinear, magnetic structure was observed below 460 K, with the propagation vector q=[0,0,0.4530(5)] at 10 K. The magnetism is dominated by large moments on the Mn sites, 3.8 mu(B)/atom from neutron diffraction. First-principles theory reproduces the propagation vector of the experimental magnetic structure as well as the angles between the Mn moments. The calculations further result in a magnetic moment of 3.21 mu(B) for the Mn atoms, whereas the Ir and Si moments are negligible, in agreement with observations. A calculation that more directly incorporates electron-electron interactions improves the agreement between the theoretical and experimental magnetic moments. A band mechanism is suggested to explain the observed magnetic order.

The main-belt comets: The Pan-STARRS1 perspective

We analyze a set of 760 475 observations of 333 026 unique main-belt objects obtained by the Pan-STARRS1(PS1) survey telescope between 2012 May 20 and 2013 November 9, a period during which PS1 discoveredtwo main-belt comets, P/2012 T1 (PANSTARRS) and P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS). PS1 cometdetection procedures currently consist of the comparison of the point spread functions (PSFs) of movingobjects to those of reference stars, and the flagging of objects that show anomalously large radial PSFwidths for human evaluation and possible observational follow-up. Based on the number of missed discoveryopportunities among comets discovered by other observers, we estimate an upper limit comet discoveryefficiency rate of 70% for PS1. Additional analyses that could improve comet discovery yields infuture surveys include linear PSF analysis, modeling of trailed stellar PSFs for comparison to trailed movingobject PSFs, searches for azimuthally localized activity, comparison of point-source-optimized photometryto extended-source-optimized photometry, searches for photometric excesses in objects withknown absolute magnitudes, and crowd-sourcing. Analysis of the discovery statistics of the PS1 surveyindicates an expected fraction of 59 MBCs per 106 outer main-belt asteroids (corresponding to a totalexpected population of 140 MBCs among the outer main-belt asteroid population with absolute magnitudesof 12 < HV < 19:5), and a 95% confidence upper limit of 96 MBCs per 106 outer main-belt asteroids(corresponding to a total of 230 MBCs), assuming a detection efficiency of 50%. We note howeverthat significantly more sensitive future surveys (particularly those utilizing larger aperture telescopes)could detect many more MBCs than estimated here. Examination of the orbital element distribution ofall known MBCs reveals an excess of high eccentricities (0:1 < e < 0:3) relative to the background asteroidpopulation. Theoretical calculations show that, given these eccentricities, the sublimation rate for atypical MBC is orders of magnitude larger at perihelion than at aphelion, providing a plausible physicalexplanation for the observed behavior of MBCs peaking in observed activity strength near perihelion.These results indicate that the overall rate of mantle growth should be slow, consistent with observationalevidence that MBC activity can be sustained over multiple orbit passages.

Local order and frustration in the geometrically frustrated spinels Cd1-xZnxV2O4

Orbitally degenerate frustrated spinels, Cd1-xZnxV2O4, with 0 <= x <= 1 were investigated using elastic and inelastic neutron scattering techniques. In the end members with x=0 and 1, a tetragonal distortion (c < a) has been observed upon cooling mediated by a Jahn-Teller distortion that gives rise to orbital ordering. This leads to the formation of spin chains in the ab-plane that upon further cooling, Neel ordering is established due to interchain coupling. In the doped compositions, however, the bulk susceptibility, chi, shows that the macroscopic transitions to cooperative orbital ordering and long-range antiferromagnetic ordering are suppressed. However, the inelastic neutron scattering measurements suggest that the dynamic spin correlations at low temperatures have similar one-dimensional characteristics as those observed in the pure samples. The pair density function analysis of neutron diffraction data shows that the local atomic structure does not become random with doping but rather consists of two distinct environments corresponding to ZnV2O4 and CdV2O4. This indicates that short-range orbital ordering is present which leads to the one-dimensional character of the spin correlations even in the low temperature cubic phase of the doped compositions.

Radiation to control transgene expression in tumors

Significant evidence has accumulated indicating that certain genes are induced by ionising radiation. An implication of this observation is that their promoter regions include radiation-responsive sequences. These sequences have been isolated in the promoter of several genes including Erg-1, p21/WAF-1, GADD45alpha and t-PA. The mechanism by which radiation induces gene expression remains unclear but involves putative binding sites for selected transcription factors and/or p53. Consensus CC(A/T)6GG sequences have been localized in the Erg-1 promoter and are referred to as serum response elements or CArG elements. The tandem combination of CArG elements has been shown to improve gene expression levels, with a 9-copy motif conferring maximum inducibility. The response of these genes to ionising radiation appears to follow a sigmoid relationship with time and dose. Therapeutic induction of suicide genes and significant cytotoxicity can be achieved at clinically relevant x-rays doses both in vitro and in vivo but was found to be cell-type dependent. Radiation-inducible gene therapy can be potentially enhanced by exploiting hypoxia through the inclusion of hypoxia-response element motifs in the expression cassette, the use of the anaerobic bacteria or the use of neutron irradiation. These results are encouraging and provide significant evidence that gene therapy targeted to the radiation field is a reasonably attractive therapeutic option and could help overcome hypoxic radioresistant tumors.

A Correlation Between Host Star Activity and Planet Mass for Close-in Extrasolar Planets?

The activity levels of stars are influenced by several stellar properties, such as stellar rotation, spectral type, and the presence of stellar companions. Analogous to binaries, planetary companions are also thought to be able to cause higher activity levels in their host stars, although at lower levels. Especially in X-rays, such influences are hard to detect because coronae of cool stars exhibit a considerable amount of intrinsic variability. Recently, a correlation between the mass of close-in exoplanets and their host star's X-ray luminosity has been detected, based on archival X-ray data from the ROSAT All-Sky Survey. This finding has been interpreted as evidence for star-planet interactions. We show in our analysis that this correlation is caused by selection effects due to the flux limit of the X-ray data used and due to the intrinsic planet detectability of the radial velocity method, and thus does not trace possible planet-induced effects. We also show that the correlation is not present in a corresponding complete sample derived from combined XMM-Newton and ROSAT data.

YSOVAR: Mid-infrared Variability Among YSOs in the Star Formation Region GGD12-15

We present an IR-monitoring survey with the Spitzer Space Telescope of the star-forming region GGD 12-15. More than 1000 objects were monitored, including about 350 objects within the central 5′, which is found to be especially dense in cluster members. The monitoring took place over 38 days and is part of the Young Stellar Object VARiability project. The region was also the subject of a contemporaneous 67 ks Chandra observation. The field includes 119 previously identified pre-main sequence star candidates. X-rays are detected from 164 objects, 90 of which are identified with cluster members. Overall, we find that about half the objects in the central 5′ are young stellar objects (YSOs) based on a combination of their spectral energy distribution, IR variability, and X-ray emission. Most of the stars with IR excess relative to a photosphere show large amplitude (>0.1 mag) mid-infrared (mid-IR) variability. There are 39 periodic sources, and all but one is found to be a cluster member. Almost half of the periodic sources do not show IR excesses. Overall, more than 85% of the Class I, flat spectrum, and Class II sources are found to vary. The amplitude of the variability is larger in more embedded YSOs. Most of the Class I/ II objects exhibit redder colors in a fainter state, which is compatible with time-variable extinction. A few become bluer when fainter, which can be explained with significant changes in the structure of the inner disk. A search for changes in the IR due to X-ray events is carried out, but the low number of flares prevented an analysis of the direct impact of X-ray flares on the IR light curves. However, we find that X-ray detected Class II sources have longer timescales for change in the MIR than a similar set of non-X-ray detected Class IIs.

Unraveling the Dust Formation Process in R Dor

Using both dynamical and chemical modelling, we derive an accurate abundance profile for the molecule SiO in the stellar wind of R Dor, an O-rich AGB star. SiO plays a key role in the dust formation process in O-rich AGB stars. This method will be applied to additional molecules, with the aim to achieve a detailed overview of the molecular abundance pattern in the wind of R Dor.

Radiological protection and nuclear engineering studies in multi-MW target systems

Tese de doutoramento, Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

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%.

Étude de la réponse du détecteur ATLAS-MPX aux neutrons rapides

Les détecteurs ATLAS-MPX sont des détecteurs Medipix2-USB recouverts de convertisseurs de fluorure de lithium et de polyéthylène pour augmenter l’efficacité de détection des neutrons lents et des neutrons rapides respectivement. Un réseau de quinze détecteurs ATLAS-MPX a été mis en opération dans le détecteur ATLAS au LHC du CERN. Deux détecteurs ATLAS-MPX de référence ont été exposés à des sources de neutrons rapides 252 Cf et 241 AmBe ainsi qu’aux neutrons rapides produits par la réaction 7Li(p, xn) pour l’étude de la réponse du détecteur à ces neutrons. Les neutrons rapides sont principalement détectés à partir des protons de recul des collisions élastiques entre les neutrons et l’hydrogène dans le polyéthylène. Des réactions nucléaires entre les neutrons et le silicium produisent des particules-α. Une étude de l’efficacité de reconnaissance des traces des protons et des particules-α dans le détecteur Medipix2-USB a été faite en fonction de l’énergie cinétique incidente et de l’angle d’incidence. L’efficacité de détection des neutrons rapides a été évaluée à deux seuils d’énergie (8 keV et 230 keV) dans les détecteurs ATLAS-MPX. L’efficacité de détection des neutrons rapides dans la région du détecteur couverte avec le polyéthylène augmente en fonction de l’énergie des neutrons : (0.0346 ± 0.0004) %, (0.0862 ± 0.0018) % et (0.1044 ± 0.0026) % pour des neutrons rapides de 2.13 MeV, 4.08 MeV et 27 MeV respectivement. L’étude pour déterminer l’énergie des neutrons permet donc d’estimer le flux des neutrons quand le détecteur ATLAS-MPX est dans un champ de radiation inconnu comme c’est le cas dans le détecteur ATLAS au LHC.

Étude de l'influence de la perte de masse sur l'évolution d'étoiles de plusieurs types

Cette thèse a été réalisée en cotutelle. Pour la forme, Gérard Jasniewicz était mon codirecteur 'officiel' en France, bien que mon codirecteur était plutôt Olivier Richard qui m'a encadré lorsque j'étais en France.

Étude du système binaire CV Ser à l'aide du satellite MOST

Ce mémoire s’intéresse au système binaire massif CV Serpentis, composé d’une Wolf- Rayet riche en carbone et d’une étoile de la séquence principale, de type spectral O (WC8d + O8-9IV). D’abord, certains phénomènes affectant les étoiles massives sont mentionnés, de leur passage sur la séquence principale à leur mort (supernova). Au cours du premier cha- pitre, un rappel est fait concernant certaines bases de l’astrophysique stellaire observa- tionnelle (diagramme Hertzsprung-Russell, phases évolutives, etc...). Au chapitre suivant, un des aspects les plus importants de la vie des étoiles massives est abordé : la perte de masse sous forme de vents stellaires. Un historique de la découverte des vents ouvre le chapitre, suivi des fondements théoriques permettant d’expliquer ce phénomène. Ensuite, différents aspects propres aux vents stellaires sont présentés. Au troisième chapitre, un historique détaillé de CV Ser est présenté en guise d’introduc- tion à cet objet singulier. Ses principales caractéristiques connues y sont mentionnées. Finalement, le cœur de ce mémoire se retrouve au chapitre 4. Des courbes de lumière ultra précises du satellite MOST (2009 et 2010) montrent une variation apparente du taux de perte de masse de la WR de l’ordre de 62% sur une période orbitale de 29.701 jours. L’analyse des résidus permet de trouver une signature suggérant la présence de régions d’interaction en corotation (en anglais corotating interaction regions, ou CIR) dans le vent WR. Une nouvelle solution orbitale est présentée ainsi que les paramètres de la région de collision des vents et les types spectraux sont confirmés.

Étude de la variabilité spectroscopique d’un échantillon d’étoiles Wolf-Rayet de type WC9

Nous savons que la grande majorité des étoiles WC9 produit de la poussière à base de carbone. Cette dernière doit se former dans des zones de très haute densité afin de survivre à l’environnement hostile qu’est celui du vent d’une étoile WR. Les étoiles WC appartenant à un système binaire WR + O produisent de la poussière quand les vents des deux étoiles entrent en collision et forment une zone de choc pouvant augmenter la densité du gaz d’un facteur 1000. Par contre, plusieurs étoiles WC9 n’ont, à ce jour, montré aucun signe de la présence d’un compagnon. Le but du projet est de tenter d’identifier un mécanisme alternatif responsable de la formation de poussière dans les étoiles WC9 n’appartenant pas à un système binaire. Nous présentons les résultats d’une campagne d’observation visant à caractériser la variabilité spectroscopique d’un échantillon de huit étoiles WC9 et une étoile WC8d. Nos résultats indiquent que la majorité des étoiles montrent des variations à grande échelle dans la raie d’émission C III 5696, soit à un niveau d’au moins 5% du flux de la raie et que les structures dans le vent ont une dispersion de vitesses de l’ordre de 150-300 km/s. De manière générale, les variations de vitesse radiales sont anti-corrélées avec le coefficient d’asymétrie de la raie, ce qui semble infirmer la présence d’un compagnon. Des observations en photométrie de l’étoile WR103 montrent une période de 9.1 ± 0.6 jours qui s’accorde avec les variations spectroscopiques et qui ne semble pas, de manière évidente, d’origine binaire.

Recherche de champs magnétiques chez les étoiles Wolf-Rayet par l'analyse d'observations spectropolarimétriques.

Cette thèse de doctorat présente les résultats d'un relevé spectropolarimétrique visant la détection directe de champs magnétiques dans le vent d'étoiles Wolf-Rayet (WR). Les observations furent entièrement obtenues à partir du spectropolarimètre ESPaDOnS, installé sur le télescope de l'observatoire Canada-France-Hawaii. Ce projet débuta par l'observation d'un étoile très variable de type WN4 appelée EZ CMa = WR6 = HD 50896 et se poursuivit par l'observation de 11 autres étoiles WR de notre galaxie. La méthode analytique utilisée dans cette étude vise à examiner les spectres de polarisation circulaire (Stokes V) et à identifier, au travers des raies d'émission, les signatures spectrales engendrées par la présence de champs magnétiques de type split monopole dans les vents des étoiles observées. Afin de pallier à la présence de polarisation linéaire dans les données de polarisation circulaire, le cross-talk entre les spectres Stokes Q et U et le spectre Stokes V fut modélisé et éliminé avant de procéder à l'analyse magnétique. En somme, aucun champ magnétique n'est détecté de manière significative dans les 12 étoiles observées. Toutefois, une détection marginale est signalée pour les étoiles WR134, WR137 et WR138 puisque quelques-unes de leur raies spectrales semblent indiquer la présence d'une signature magnétique. Pour chacune de ces trois étoiles, la valeur la plus probable du champ magnétique présent dans le vent stellaire est respectivement de B ~ 200, 130 et 80 G. En ce qui concerne les autres étoiles pour lesquelles aucune détection magnétique ne fut obtenue, la limite supérieure moyenne de l'intensité du champ qui pourrait être présent dans les données, sans toutefois être détecté, est évaluée à 500 G. Finalement, les résultats de cette étude ne peuvent confirmer l'origine magnétique des régions d'interaction en co-rotation (CIR) observées chez plusieurs étoiles WR. En effet, aucun champ magnétique n'est détecté de façon convaincante chez les quatre étoiles pour lesquelles la présence de CIR est soupçonnée.

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