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.

Dispersion de la couleur J-K des naines brunes de type L2

Les naines brunes sont des objets de masse intermédiaire entre celle nécessaire pour former une étoile et celle d'une planète. Les naines brunes sont classées, des plus chaudes aux plus froides, en types spectraux L, T et Y, caractérisés par une couleur J-K moyenne qui varie de 1.2 à 1.8 pour les étoiles de type L0 à L8, et de 1.8 à -0.5 pour les étoiles de type L8 à T8. Par ailleurs, la couleur J-K de certains types spectraux présente une dispersion de l'ordre d'une magnitude. Ce travail tente de faire la lumière sur la nature de cette grande dispersion, présente dans la couleur J-K des naines brunes de type L2. Les observations ont été réalisées avec la caméra infrarouge CPAPIR à l'Observatoire du Mont Mégantic. Nous avons ciblé un total de 22 naines brunes qui ont été observées en K, et 12 parmi celles-ci ont aussi été observées en J. Chacune des naines brunes a été calibrée à l'aide d'une étoile standard, ce qui rend nos résultats indépendants des données 2MASS. Nous observons une corrélation entre les couleurs J-K de nos données et de celles de 2MASS. Cela montre que la grande dispersion en J-K de nos données et des données 2MASS est due aux propriétés physiques des naines brunes et non à des erreurs observationnelles. L'examen des facteurs qui pourraient être responsables de cette grande dispersion, soit la classification spectrale, la métallicité, la gravité de surface, une binarité non résolue, la présence de nuages de condensats et la rotation, montre que la gravité de surface serait le facteur le plus susceptible d'être responsable de la grande dispersion des valeurs de J-K.

Étude des propriétés atmosphériques et magnétiques des étoiles naines blanches froides riches en hydrogène.

Ce mémoire présente une analyse photométrique et spectroscopique d'un échantillon de 16 naines blanches magnétiques froides riches en hydrogène. L'objectif principal de cette étude est de caractériser leurs propriétés atmosphériques et magnétiques afin d'obtenir une vision d'ensemble représentative de cette population d'étoiles. Pour ce faire, il a fallu réunir le plus d'information possible sur toutes les candidates sous la forme de spectres visibles à haut signal-sur-bruit et de données photométriques. Il a également été nécessaire de mettre à jour les modèles d'atmosphère de Bergeron et al. (1992) à l'aide des avancées réalisées par Tremblay & Bergeron (2009). Les paramètres atmosphériques de chacune des étoiles ont ensuite été déterminés en modélisant les distributions d'énergie photométriques observées tandis que la topologie et l'intensité du champ magnétique ont été obtenues en comparant des spectres synthétiques magnétiques au profil d'absorption Zeeman autour de H-alpha. Qui plus est, un processus de déconvolution combinant ces deux approches a aussi été créé afin de traiter adéquatement les systèmes binaires présents dans l'échantillon. Les résultats de ces analyses sont ensuite exposés, incluant une discussion sur la possible corrélation entre les paramètres atmosphériques et les propriétés magnétiques de ces naines blanches. Finalement, cette étude démontre que les données spectroscopiques de la majorité de ces étoiles peuvent uniquement être reproduites si ces dernières se trouvent dans un système binaire composé d'une seconde naine blanche. De plus, les résultats suggèrent que le champ magnétique de ces naines blanches froides ne peut pas être d'origine fossile et doit être généré par un mécanisme physique devant encore être identifié.

Étude comparative des paramètres atmosphériques d'étoiles naines blanches déterminés par les techniques photométrique et spectroscopique

Ce mémoire présente une analyse comparative des paramètres atmosphériques obtenus à l’aide des techniques photométrique et spectroscopique. Pour y parvenir, les données photométriques et spectroscopiques de 1375 naines blanches de type DA tirées du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ainsi que les données spectroscopiques du Villanova White Dwarf Catalog ont été utilisées. Il a d’abord fallu s’assurer que les données photométriques et spectroscopiques étaient bien calibrées. L’analyse photométrique a démontré que la photométrie ugriz ne semblait pas avoir de problème de calibration autre que le décalage des points zéro, qui est compensé en appliquant les corrections photométriques appropriées. De plus, le fait que le filtre u laisse passer le flux à certaines longueurs d’onde dans le rouge ne semble pas affecter la détermination des paramètres atmosphériques. L’analyse spectroscopique a ensuite confirmé que l’application de fonctions de correction permettant de tenir compte des effets hydrodynamiques 3D est la solution au problème de log g élevés. La comparaison des informations tirées des données spectroscopiques des deux différentes sources suggère que la calibration des spectres du SDSS n’est toujours pas au point. Les paramètres atmosphériques déterminés à l’aide des deux techniques ont ensuite été comparés et les températures photométriques sont systématiquement plus faibles que celles obtenues à partir des données spectroscopiques. Cet effet systématique pourrait être causé par les profils de raies utilisés dans les modèles d’atmosphère. Une méthode permettant d’obtenir une estimation de la gravité de surface d’une naine blanche à partir de sa photométrie a aussi été développée.

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.

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.

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.

Proceso de negociación del tratado sobre el comercio de armas: tensiones y dinámicas de poder

El interés del presente estudio de caso es analizar la articulación de las dinámicas de poder y estrategias de negociación detrás de un proceso tan complejo como el de la creación del Tratado sobre el Comercio de Armas.El estudio examina la evolución de las tensiones principales entre los Estados participantes frente al Tratado y resalta las lógicas de poder al interior de las negociaciónes, así como los factores externos que influyeron para solucionar o agravar dichas tensiones. Con el apoyo de diferentes conceptos teóricos de negociación, se observa en específico el rol de las coaliciones como una importante estrategia utilizada por Estados pequeños para contrarrestar de alguna forma la asimetría de poder en un escenario donde los grandes exportadores e importadores de armas en la negociación tienen mayor peso.

The life history legacy of evolutionary body size change in carnivores

We estimate the body sizes of direct ancestors of extant carnivores, and examine selected aspects of life history as a function not only of species' current size, but also of recent changes in size. Carnivore species that have undergone marked recent evolutionary size change show life history characteristics typically associated with species closer to the ancestral body size. Thus, phyletic giants tend to mature earlier and have larger litters of smaller offspring at shorter intervals than do species of the same body size that are not phyletic giants. Phyletic dwarfs, by contrast, have slower life histories than nondwarf species of the same body size. We discuss two possible mechanisms for the legacy of recent size change: lag (in which life history variables cannot evolve as quickly as body size, leading to species having the 'wrong' life history for their body size) and body size optimization (in which life history and hence body size evolve in response to changes in energy availability); at present, we cannot distinguish between these alternatives. Our finding that recent body size changes help explain residual variation around life history allometries shows that a more dynamic view of character change enables comparative studies to make more precise predictions about species traits in the context of their evolutionary background.

Isolation and characterization of an AINTEGUMENTA-like gene in different coconut (Cocos nucifera L.) varieties from Sri Lanka

Development of an efficient tissue culture protocol in coconut is hampered by numerous technical constraints. Thus a greater understanding of the fundamental aspects of embryogenesis is essential. The role of AINTEGUMENTA-like genes in embryogenesis has been elucidated not only in model plants but also in economically important crops. A coconut gene, CnANT, that encodes two APETALA2 (AP2) domains and a conserved linker region similar to those of the BABY BOOM transcription factor was cloned, characterized, and its tissue specific expression was examined. The full-length cDNA of 1,780 bp contains a 1,425-bp open reading frame that encodes a putative peptide of 474 amino acids. The genomic DNA sequence includes 2,317 bp and consists of nine exons interrupted by eight introns. The exon/intron organization of CnANT is similar to that of homologous genes in other plant species. Analysis of differential tissue expression by real-time polymerase chain reaction indicated that CnANT is expressed more highly in in vitro grown tissues than in other vegetative tissues. Sequence comparison of the genomic sequence of CnANT in different coconut varieties revealed one single nucleotide polymorphism and one indel in the first exon and first intron, respectively, which differentiate the Tall group of trees from Dwarfs. The indel sequence, which can be considered a simple sequence repeats marker, was successfully used to distinguish the Tall and Dwarf groups as well as to develop a marker system, which may be of value in the identification of parental varieties that are used in coconut breeding programs in Sri Lanka.

Atmospheric electrification in dusty, reactive gases in the solar system and beyond

Detailed observations of the solar system planets reveal a wide variety of local atmospheric conditions. Astronomical observations have revealed a variety of extrasolar planets none of which resembles any of the solar system planets in full. Instead, the most massive amongst the extrasolar planets, the gas giants, appear very similar to the class of (young) Brown Dwarfs which are amongst the oldest objects in the universe. Despite of this diversity, solar system planets, extrasolar planets and Brown Dwarfs have broadly similar global temperatures between 300K and 2500K. In consequence, clouds of different chemical species form in their atmospheres. While the details of these clouds differ, the fundamental physical processes are the same. Further to this, all these objects were observed to produce radio and X-ray emission. While both kinds of radiation are well studied on Earth and to a lesser extent on the solar system planets, the occurrence of emission that potentially originate from accelerated electrons on Brown Dwarfs, extrasolar planets and protoplanetary disks is not well understood yet. This paper offers an interdisciplinary view on electrification processes and their feedback on their hosting environment in meteorology, volcanology, planetology and research on extrasolar planets and planet formation.

Can retired galaxies mimic active galaxies? Clues from the Sloan Digital Sky Survey

The classification of galaxies as star forming or active is generally done in the ([O III]/H beta, [N II]/H alpha) plane. The Sloan Digital Sky Survey (SDSS) has revealed that, in this plane, the distribution of galaxies looks like the two wings of a seagull. Galaxies in the right wing are referred to as Seyfert/LINERs, leading to the idea that non-stellar activity in galaxies is a very common phenomenon. Here, we argue that a large fraction of the systems in the right wing could actually be galaxies which stopped forming stars. The ionization in these `retired` galaxies would be produced by hot post-asymptotic giant branch stars and white dwarfs. Our argumentation is based on a stellar population analysis of the galaxies via our STARLIGHT code and on photoionization models using the Lyman continuum radiation predicted for this population. The proportion of LINER galaxies that can be explained in such a way is, however, uncertain. We further show how observational selection effects account for the shape of the right wing. Our study suggests that nuclear activity may not be as common as thought. If retired galaxies do explain a large part of the seagull`s right wing, some of the work concerning nuclear activity in galaxies, as inferred from SDSS data, will have to be revised.

Metallicity effects on the modified wind momentum of CSPN

Recent investigations on the central stars of planetary nebulae (CSPN) indicate that the masses based on model atmospheres can be much larger than the masses derived from theoretical mass-luminosity relations. Also, the dispersion in the relation between the modified wind momentum and the luminosity depends on the mass spread of the CSPN, and is larger than observed in massive hot stars. Since the wind characteristics probably depend on the metallicity, we analyze the effects on the modified wind momentum by considering the dispersion in this quantity caused by the stellar metallicity. Our CSPN masses are based on a relation between the core mass and the nebular abundances. We conclude that these masses agree with the known mass distribution both for CSPN and white dwarfs, and that the spread in the modified wind momentum can be explained by the observed metallicity variations.

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.