On the formation and evolution of the first Be star in a black hole binary MWC 656

We find that the formation of MWC 656 (the first Be binary containing a black hole) involves a common envelope phase and a supernova explosion. This result supports the idea that a rapidly rotating Be star can emerge out of a common envelope phase, which is very intriguing because this evolutionary stage is thought to be too fast to lead to significant accretion and spin up of the B star. We predict ∼10–100 of B-BH binaries to currently reside in the Galactic disc, among which around 1/3 contain a Be star, but there is only a small chance to observe a system with parameters resembling MWC 656. If MWC 656 is representative of intrinsic Galactic Be-BH binary population, it may indicate that standard evolutionary theory needs to be revised. This would pose another evolutionary problem in understanding black hole (BH) binaries, with BH X-ray novae formation issue being the prime example. Future evolution of MWC 656 with an ∼5 M⊙ BH and with an ∼13 M⊙ main-sequence companion on an ∼60 d orbit may lead to the formation of a coalescing BH–NS (neutron star) system. The estimated Advanced LIGO/Virgo detection rate of such systems is up to ∼0.2 yr−1. This empirical estimate is a lower limit as it is obtained with only one particular evolutionary scenario, the MWC 656 binary. This is only a third such estimate available (after Cyg X-1 and Cyg X-3), and it lends additional support to the existence of so far undetected BH–NS binaries.

On the Radial Onset of Clumping in the Wind of the B0I Massive Star QV Nor

We present an analysis of a 78 ks Chandra high-energy transmission gratings observation of the B0I star QV Nor, the massive donor of the wind-accreting pulsar 4U1538−52. The neutron star (NS) orbits its companion in a very close orbit (r < 1.4R*, in units of the stellar radii), thereby allowing probing of the innermost wind regions. The flux of the Fe Kα line during eclipse reduces to only ∼30% of the flux measured out of eclipse. This indicates that the majority of Fe fluorescence must be produced in regions close to the NS, at distances smaller than 1R* from its surface. The fact that the flux of the continuum decreases to only ∼3% during eclipse allows for a high contrast of the Fe Kα line fluorescence during eclipse. The line is not resolved and centered at 1.9368 0.0018 l = 0.0032 - + Å. From the inferred plasma speed limit of v < c l < 800 l D km s−1 and range of ionization parameters of log 1, 2 x = [- ], together with the stellar density profile, we constrain the location of the cold, dense material in the stellar wind of QV Nor using simple geometrical considerations. We then use the Fe Kα line fluorescence as a tracer of wind clumps and determine that these clumps in the stellar wind of QV Nor (B0I) must already be present at radii r < 1.25R*, close to the photosphere of the star.

Modelling of the surface emission of the low magnetic field magnetar SGR 0418+5729

We perform a detailed modelling of the post-outburst surface emission of the low magnetic field magnetar SGR 0418+5729. The dipolar magnetic field of this source, B=6×1012G estimated from its spin-down rate, is in the observed range of magnetic fields for normal pulsars. The source is further characterized by a high pulse fraction and a single-peak profile. Using synthetic temperature distribution profiles, and fully accounting for the general-relativistic effects of light deflection and gravitational redshift, we generate synthetic X-ray spectra and pulse profiles that we fit to the observations. We find that asymmetric and symmetric surface temperature distributions can reproduce equally well the observed pulse profiles and spectra of SGR 0418. None the less, the modelling allows us to place constraints on the system geometry (i.e. the angles ψ and ξ that the rotation axis makes with the line of sight and the dipolar axis, respectively), as well as on the spot size and temperature contrast on the neutron star surface. After performing an analysis iterating between the pulse profile and spectra, as done in similar previous works, we further employed, for the first time in this context, a Markov-Chain Monte Carlo approach to extract constraints on the model parameters from the pulse profiles and spectra, simultaneously. We find that, to reproduce the observed spectrum and flux modulation: (a) the angles must be restricted to 65° ≲ ψ + ξ ≲ 125° or 235° ≲ ψ + ξ ≲ 295°; (b) the temperature contrast between the poles and the equator must be at least a factor of ∼6, and (c) the size of the hottest region ranges between 0.2 and 0.7 km (including uncertainties on the source distance). Lastly, we interpret our findings within the context of internal and external heating models.

The outburst decay of the low magnetic field magnetar SWIFT J1822.3−1606: phase-resolved analysis and evidence for a variable cyclotron feature

We study the timing and spectral properties of the low-magnetic field, transient magnetar SWIFT J1822.3−1606 as it approached quiescence. We coherently phase-connect the observations over a time-span of ∼500 d since the discovery of SWIFT J1822.3−1606 following the Swift-Burst Alert Telescope (BAT) trigger on 2011 July 14, and carried out a detailed pulse phase spectroscopy along the outburst decay. We follow the spectral evolution of different pulse phase intervals and find a phase and energy-variable spectral feature, which we interpret as proton cyclotron resonant scattering of soft photon from currents circulating in a strong (≳1014 G) small-scale component of the magnetic field near the neutron star surface, superimposed to the much weaker (∼3 × 1013 G) magnetic field. We discuss also the implications of the pulse-resolved spectral analysis for the emission regions on the surface of the cooling magnetar.

The Goodness of Simultaneous Fits in ISIS

In a previous work, we introduced a tool for analyzing multiple datasets simultaneously, which has been implemented into ISIS. This tool was used to fit many spectra of X-ray binaries. However, the large number of degrees of freedom and individual datasets raise an issue about a good measure for a simultaneous fit quality. We present three ways to check the goodness of these fits: we investigate the goodness of each fit in all datasets, we define a combined goodness exploiting the logical structure of a simultaneous fit, and we stack the fit residuals of all datasets to detect weak features. These tools are applied to all RXTE-spectra from GRO 1008−57, revealing calibration features that are not detected significantly in any single spectrum. Stacking the residuals from the best-fit model for the Vela X-1 and XTE J1859+083 data evidences fluorescent emission lines that would have gone undetected otherwise.

The discovery, monitoring and environment of SGR J1935+2154

We report on the discovery of a new member of the magnetar class, SGR J1935+2154, and on its timing and spectral properties measured by an extensive observational campaign carried out between 2014 July and 2015 March with Chandra and XMM–Newton (11 pointings). We discovered the spin period of SGR J1935+2154 through the detection of coherent pulsations at a period of about 3.24 s. The magnetar is slowing down at a rate of P˙=1.43(1)×10−11 s s−1 and with a decreasing trend due to a negative P¨ of −3.5(7) × 10−19 s s−2. This implies a surface dipolar magnetic field strength of ∼2.2 × 1014 G, a characteristic age of about 3.6 kyr and a spin-down luminosity Lsd ∼1.7 × 1034 erg s−1. The source spectrum is well modelled by a blackbody with temperature of about 500 eV plus a power-law component with photon index of about 2. The source showed a moderate long-term variability, with a flux decay of about 25 per cent during the first four months since its discovery, and a re-brightening of the same amount during the second four months. The X-ray data were also used to study the source environment. In particular, we discovered a diffuse emission extending on spatial scales from about 1 arcsec up to at least 1 arcmin around SGR J1935+2154 both in Chandra and XMM–Newton data. This component is constant in flux (at least within uncertainties) and its spectrum is well modelled by a power-law spectrum steeper than that of the pulsar. Though a scattering halo origin seems to be more probable we cannot exclude that part, or all, of the diffuse emission is due to a pulsar wind nebula.

(Bio)funcionalização de superfícies nanoestruturadas para eletrocatálise e desenvolvimento de biossensores eletroquímicos e óticos

Tese de doutoramento, Química (Química Física), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

La tagatose-1,6-bisphosphate aldolase et la fructose-1,6-bisphosphate aldolase de classe I : mécanisme et stéréospécificité

La tagatose-1,6-biphosphate aldolase de Streptococcus pyogenes est une aldolase qui fait preuve d'un remarquable manque de spécificité vis à vis de ses substrats. En effet, elle catalyse le clivage réversible du tagatose-1,6-bisphosphate (TBP), mais également du fructose-1,6-bisphosphate (FBP), du sorbose-1,6-bisphosphate et du psicose-1,6-bisphosphate, quatre stéréoisomères, en dihydroxyacétone phosphate (DHAP) et en glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P). Aldolase de classe I, qui donc catalyse sa réaction en formant un intermédiaire covalent obligatoire, ou base de Schiff, avec son susbtrat, la TBP aldolase de S. pyogenes partage 14 % d’identité avec l’enzyme modèle de cette famille, la FBP aldolase de muscle de mammifère. Bien que le mécanime catalytique de la FBP aldolase des mammifères ait été examiné en détails et qu’il soit approprié d’en tirer des renseignements quant à celui de la TBP aldolase, le manque singulier de stéréospécificité de cette dernière tant dans le sens du clivage que celui de la condensation n’est toujours pas éclairci. Afin de mettre à jour les caractéristiques du mécanisme enzymatique, une étude structurale de la TBP aldolase de S. pyogenes, un pathogène humain extrêmement versatile, a été entreprise. Elle a permis la résolution des structures de l’enzyme native et mutée, en complexe avec des subtrats et des inhibiteurs compétitifs, à des résolutions comprises entre 1.8 Å et 2.5 Å. Le trempage des cristaux de TBP aldolase native et mutante dans une solution saturante de FBP ou TBP a en outre permis de piéger un authentique intermédiaire covalent lié à la Lys205, la lysine catalytique. La determination des profils pH de la TBP aldolase native et mutée, entreprise afin d'évaluer l’influence du pH sur la réaction de clivage du FBP et TBP et ìdentifier le(s) résidu(s) impliqué(s), en conjonction avec les données structurales apportées par la cristallographie, ont permis d’identifier sans équivoque Glu163 comme résidu responsable du clivage. En effet, le mode de liaison sensiblement différent des ligands utilisés selon la stéréochimie en leur C3 et C4 permet à Glu163, équivalent à Glu187 dans la FBP aldolase de classe I, d’abstraire le proton sur l’hydroxyle du C4 et ainsi d’amorcer le clivage du lien C3-C4. L’étude du mécanimse inverse, celui de la condensation, grâce par exemple à la structure de l’enzyme native en complexe avec ses substrats à trois carbones le DHAP et le G3P, a en outre permis d’identifier un isomérisme du substrat G3P comme possible cause de la synthèse des isomères en C4 par cette enzyme. Ce résultat, ainsi que la decouverte d’un possible isomérisme cis-trans autour du lien C2-C3 de la base de Schiff formée avec le DHAP, identifié précedemment, permet de cerner presque complètement les particularités du mécanisme de cette enzyme et d’expliquer comment elle est capable de synthétiser les quatres stéréoisomères 3(S/R), 4(S/R). De plus, la résolution de ces structures a permis de mettre en évidence trois régions très mobiles de la protéine, ce qui pourrait être relié au rôle postulé de son isozyme chez S. pyogenes dans la régulation de l’expression génétique et de la virulence de la bactérie. Enfin, la résolution de la structure du mutant Lys229→Met de la FBP aldolase de muscle en complexe avec la forme cyclique du FBP, de même que des études cristallographiques sur le mutant équivalent Lys205→Met de la TBP aldolase de S. pyogenes et des expériences de calorimétrie ont permis d’identifier deux résidus particuliers, Ala31 et Asp33 chez la FBP aldolase, comme possible cause de la discrimination de cette enzyme contre les substrats 3(R) et 4(S), et ce par encombrement stérique des substrats cycliques. La cristallographie par rayons X et la cinétique enzymatique ont ainsi permis d'avancer dans l'élucidation du mécanisme et des propriétés structurales de cette enzyme aux caractéristiques particulières.

Une nouvelle méthode pour estimer la torsion géométrique en scoliose idiopathique de l’adolescent

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation tridimensionnelle (3D) de la colonne vertébrale. Pour la plupart des patients atteints de SIA, aucun traitement chirurgical n’est nécessaire. Lorsque la déformation devient sévère, un traitement chirurgical visant à réduire la déformation est recommandé. Pour déterminer la sévérité de la SIA, l’imagerie la plus utilisée est une radiographie postéroantérieure (PA) ou antéro-postérieure (AP) du rachis. Plusieurs indices sont disponibles à partir de cette modalité d’imagerie afin de quantifier la déformation de la SIA, dont l’angle de Cobb. La conduite thérapeutique est généralement basée sur cet indice. Cependant, les indices disponibles à cette modalité d’imagerie sont de nature bidimensionnelle (2D). Celles-ci ne décrivent donc pas entièrement la déformation dans la SIA dû à sa nature tridimensionnelle (3D). Conséquemment, les classifications basées sur les indices 2D souffrent des mêmes limitations. Dans le but décrire la SIA en 3D, la torsion géométrique a été étudiée et proposée par Poncet et al. Celle-ci mesure la tendance d’une courbe tridimensionnelle à changer de direction. Cependant, la méthode proposée est susceptible aux erreurs de reconstructions 3D et elle est calculée localement au niveau vertébral. L’objectif de cette étude est d’évaluer une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique par l’approximation de longueurs d’arcs locaux et par paramétrisation de courbes dans la SIA. Une première étude visera à étudier la sensibilité de la nouvelle méthode présentée face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. Par la suite, deux études cliniques vont présenter la iv torsion géométrique comme indice global et viseront à démontrer l’existence de sous-groupes non-identifiés dans les classifications actuelles et que ceux-ci ont une pertinence clinique. La première étude a évalué la robustesse de la nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique chez un groupe de patient atteint de la SIA. Elle a démontré que la nouvelle technique est robuste face aux erreurs de reconstructions 3D du rachis. La deuxième étude a évalué la torsion géométrique utilisant cette nouvelle méthode dans une cohorte de patient avec des déformations de type Lenke 1. Elle a démontré qu’il existe deux sous-groupes, une avec des valeurs de torsion élevées et l’autre avec des valeurs basses. Ces deux sous-groupes possèdent des différences statistiquement significatives, notamment au niveau du rachis lombaire avec le groupe de torsion élevée ayant des valeurs d’orientation des plans de déformation maximales (PMC) en thoraco-lombaire (TLL) plus élevées. La dernière étude a évalué les résultats chirurgicaux de patients ayant une déformation Lenke 1 sous-classifiées selon les valeurs de torsion préalablement. Cette étude a pu démontrer des différences au niveau du PMC au niveau thoraco-lombaire avec des valeurs plus élevées en postopératoire chez les patients ayant une haute torsion. Ces études présentent une nouvelle méthode d’estimation de la torsion géométrique et présentent cet indice quantitativement. Elles ont démontré l’existence de sous-groupes 3D basés sur cet indice ayant une pertinence clinique dans la SIA, qui n’étaient pas identifiés auparavant. Ce projet contribue dans la tendance actuelle vers le développement d’indices 3D et de classifications 3D pour la scoliose idiopathique de l’adolescent.

Chemical composition of zeolites in sandstones at DSDP Sites 445 and 446

Andesitic volcaniclastic sandstones of Middle Eocene age recovered from DSDP Sites 445 and 446, a back-arc basin, contain clinoptilolite, heulandite and analcite as a pore-filling cement. Clinoptilolite and heulandite at Sites 445 and 446 contain different chemical composition from other deep-sea clinoptilolites and heulandites. The dominant cation of both clinoptilolite and heulandite is Na+ ion activity in pore water was greater at the time of their formation. Volcanic glass has acted as a precursor for both clinoptilolite and heulandite at Sites 445 and 446. Biogenic silica is also suggested as a precursor. High Na+ ion activity in pore water also helped to transform clinoptilolite and heulandite to analcite downhole. The necessary Na+ ions for this clinoptilolite, heulandite and analcite at Sites 445 and 446 might have been provided by hydrothermal circulation of seawater through more permeable sandstones deposited during early stages of back-arc basin rifting.

Structure and chemistry of TECHNO encrustations

Using as a starting point the results giving 'traditional' growth rates as determined by the decrease of radioelements (part I) and the hypothesis of rapid formation, the different mineralogical, structure and chemical characteristics of the sample have been studied to try to understand the possible mode of formation of this encrustation. A rapid formation would account for (1) the very peculiar structure of the sample composed of oriented botryoids and the bundle-like structure of the outermost oxide layer; (2) the fact that this sample represents a substitution of a preexisting hyaloclastite; (3) the different chemical gradients, mainly iron, thorium and uranium; (4) the fact that this sample which cannot have been maintained at the sediment-water interface by bioturbation is not covered by a great thickness of sediments. On the other hand, an unsolved problem remains: Why different radionuclides used for dating give growth rates of the same order of magnitude and different 'exposition ages'.

Surgery, its principles and practice,

"The first six volumes of this work recorded the progress of Surgery down to 1913. Then came the Great War ... Hence, immediately after the Armistice ... I began to assemble a full staff of experts, whose work appears in Volumes VII and VIII."--Preface, v.7, 1921.

A study of the effect of high yield criteria for emergency room skull radiography /

Mode of access: Internet.

Survey of non-destructive tire inspection techniques. Preliminary memorandum.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Experiment in assessing color separation techniques for identifying small density variations in tires. Interim report.

National Highway Traffic Safety Administration, Research Institute, Washington, D.C.