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.

Développement d'une sonde fluorescente bioactivable pour l'étude du rôle in vitro et in vivo des protéases dégradant l’apolipoprotéine A-I.

Les effets bénéfiques des lipoprotéines de haute densité (HDL) contre l'athérosclérose ont été attribués, en grande partie, à leur composante protéique majeure, l'apolipoprotéine A-I (apoA-I). Cependant, il y a des indications que l'apoA-I peut être dégradée par des protéases localisées dans les plaques athérosclérotiques humaines, ce qui pourrait réduire l'efficacité des thérapies basées sur les HDL sous certaines conditions. Nous décrivons ici le développement et l'utilisation d'une nouvelle sonde bioactivatable fluorescente dans le proche infrarouge, apoA-I-Cy5.5, pour l'évaluation des activités protéolytiques spécifiques qui dégradent l'apoA-I in vitro, in vivo et ex vivo. La fluorescence basale de la sonde est inhibée par la saturation du fluorophore Cy5.5 sur la protéine apoA-I, et la fluorescence émise par le Cy5.5 (proche infrarouge) est révélée après clivage de la sonde. La protéolyse in vitro de l'apoA-I par des protéases a montré une augmentation de la fluorescence allant jusqu'à 11 fois (n=5, P ≤ 0.05). En utilisant notre nouvelle sonde apoA-I-Cy5.5 nous avons pu quantifier les activités protéolytiques d'une grande variété de protéases, incluant des sérines (chymase), des cystéines (cathepsine S), et des métalloprotéases (MMP-12). En outre, nous avons pu détecter l'activation de la sonde apoA-I-Cy5.5 sur des sections d'aorte de souris athérosclérotiques par zymographie in situ et avons observé qu'en présence d'inhibiteurs de protéases à large spectre, la sonde pourrait être protégée des activités protéolytiques des protéases (-54%, n=6, P ≤ 0,001). L'infusion in vivo de la sonde apoA-I-Cy5.5 dans les souris athérosclérotiques (Ldlr -/--Tg (apoB humaine)) a résulté en utilisant un système d'imagerie moléculaire combinant la fluorescence moléculaire tomographique et la résonance magnétique,en un signal de fluorescence dans l'aorte plus important que celui dans les aortes des souris de type sauvage C57Bl/6J (CTL). Les mesures in vivo ont été confirmées par l'imagerie ex vivo de l'aorte qui a indiqué une augmentation de 5 fois du signal fluorescent dans l'aorte des souris ATX (n=5) par rapport à l'aorte des souris (n=3) CTL (P ≤ 0,05). L'utilisation de cette sonde pourrait conduire à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent le développement et la progression de l'athérosclérose et l'amélioration des stratégies thérapeutiques à base de HDL.

CH Overtones in Acetophenone and Benzaldehyde: Aryl and Methyl Local Modes

Vibrational overtone spectra of acetophenone and benzaldehyde in the visible and near-infrared regions are studied by the dual beam thermal lens and the conventional near-infrared absorption techniques. The observed increase in the mechanical frequency of the aryl CH bond from that of benzene is attributed to the decrease in the aryl CH bond length caused by the electron-withdrawing property of the substituents. Overtone spectra also demonstrate that acetophenone contains two types of methyl CH bonds arising from the anisotropic environments created by oxygen lone pair and carbonyl P electrons. The local-mode parameters of the two types of CH bonds are compared with those of acetone and acetaldehyde. The possible factors influencing the methyl CH bonds in acetophenone are discussed.

Photometric and fundamental plane studies of galaxies

Determining the morphological parameters that describe galaxies has always been a challenging task. The studies on the correlations between different photometric as well as spectroscopic parameters of the galaxies help in understanding their structure, properties of the stars and gas which constitute the galaxy, the various physical and chemical processes which determine the properties, and galaxy formation and evolution. In the last few decades, the advent of Charge Coupled Devices (CCDs) and near infrared arrays ha\·e provided quick and reliable digitized data acquisition, in the optical and near infrared bands. This has provided an avalanche of data, which can be processed using sophisticated image analysis techniques to obtain information about the morphology of galaxies. The photometric analysis performed in this thesis involve the extraction of structural parameters of early type gala.xies imaged in the near infrared K (2.2ttm) band, obtaining correlations between these, parameters and using them to constrain the large scale properties of galaxi,~s.

Precision mapping

The nondestructive determination of plant total dry matter (TDM) in the field is greatly preferable to the harvest of entire plots in areas such as the Sahel where small differences in soil properties may cause large differences in crop growth within short distances. Existing equipment to nondestructively determine TDM is either expensive or unreliable. Therefore, two radiometers for measuring reflected red and near-infrared light were designed, mounted on a single wheeled hand cart and attached to a differential Global Positioning System (GPS) to measure georeferenced variations in normalized difference vegetation index (NDVI) in pearl millet fields [Pennisetum glaucum (L.) R. Br.]. The NDVI measurements were then used to determine the distribution of crop TDM. The two versions of the radiometer could (i) send single NDVI measurements to the GPS data logger at distance intervals of 0.03 to 8.53 m set by the user, and (ii) collect NDVI values averaged across 0.5, 1, or 2 m. The average correlation between TDM of pearl millet plants in planting hills and their NDVI values was high (r^2 = 0.850) but varied slightly depending on solar irradiance when the instrument was calibrated. There also was a good correlation between NDVI, fractional vegetation cover derived from aerial photographs and millet TDM at harvest. Both versions of the rugged instrument appear to provide a rapid and reliable way of mapping plant growth at the field scale with a high spatial resolution and should therefore be widely tested with different crops and soil types.

Mikromechanisch durchstimmbare, dielektrische Fabry-Pérot-Filter im nahen Infrarot-Bereich: Konzept, Herstellung und Charakterisierung

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Herstellung und Charakterisierung mikromechanisch durchstimmbarer, dielektrischer Fabry-Pérot-Filter im nahen Infrarot-Bereich bei einer Zentralwellenlänge von λc = 950 nm. Diese Bauelemente wurden auf Basis kostengünstiger Technologien realisiert, dank deren Entwicklung extreme Miniaturisierung und gleichzeitig hohe spektrale Anforderungen möglich sind. Der Vorteil solcher Filter liegt darin, dass sie direkt in einen Photodetektor integriert werden können und mit ganz wenigen Komponenten zu einem kompakten Spektrometermodul zusammengesetzt werden können. Die Baugröße ist nur durch die Größe des Photodetektors limitiert und die gesamte Intensität des einfallenden Lichts kann vorteilhaft auf eine einzelne Filtermembran des Fabry-Pérot-Filters fokussiert werden. Für den Filteraufbau werden zwei hochreflektierende, dielektrische DBR-Spiegel, ein organisches Opferschichtmaterial, welches zur Erzeugung einer Luftkavität im Filter dient, und zwei unterschiedliche Elektroden aus ITO und Aluminium verwendet. Die mikromechanische Auslenkung der freigelegten Filtermembran geschieht mittels elektrostatischer Aktuation, wobei auf diese Weise die Kavitätshöhe des Fabry-Pérot-Filters geändert wird und somit dieser im erforderlichen Spektralbereich optisch durchgestimmt wird. Das in dieser Arbeit gewählte Filterkonzept stellt eine Weiterentwicklung eines bereits bestehenden Filterkonzepts für den sichtbaren Spektralbereich dar. Zum Einen wurden in dieser Arbeit das vertikale und das laterale Design der Filterstrukturen geändert. Eine entscheidende Änderung lag im mikromechanisch beweglichen Teil des Fabry-Pérot-Filters. Dieser schließt den oberen DBR-Spiegel und ein aus dielektrischen Schichten und der oberen Aluminium-Elektrode bestehendes Membranhaltesystem ein, welches später durch Entfernung der Opferschicht freigelegt wird. Die Fläche des DBR-Spiegels wurde auf die Fläche der Filtermembran reduziert und auf dem Membranhaltesystem positioniert. Zum Anderen wurde im Rahmen dieser Arbeit der vertikale Schichtaufbau des Membranhaltesystems variiert und der Einfluss der gewählten Materialien auf die Krümmung der freistehenden Filterstrukturen, auf das Aktuationsverhalten und auf die spektralen Eigenschaften des gesamten Filters untersucht. Der Einfluss der mechanischen Eigenschaften dieser Materialien spielt nämlich eine bedeutende Rolle bei der Erhaltung der erforderlichen optischen Eigenschaften des gesamten Filters. Bevor Fabry-Pérot-Filter ausgeführt wurden, wurde die mechanische Spannung in den einzelnen Materialien des Membranhaltesystems bestimmt. Für die Messung wurde Substratkrümmungsmethode angewendet. Es wurde gezeigt, dass die Plasmaanregungsfrequenzen der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung bei einer Prozesstemperatur von 120 °C die mechanische Spannung von Si3N4 enorm beeinflussen. Diese Ergebnisse wurden im Membranhaltesystem umgesetzt, wobei verschiedene Filter mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften des Membranhaltesystems gezeigt wurden. Darüber hinaus wurden optische Eigenschaften der Filter unter dem Einfluss des lateralen Designs der Filterstrukturen untersucht. Bei den realisierten Filtern wurden ein optischer Durchstimmbereich von ca. 70 nm und eine spektrale Auflösung von 5 nm erreicht. Die erreichte Intensität der Transmissionslinie liegt bei 45-60%. Diese Parameter haben für den späteren spektroskopischen Einsatz der realisierten Fabry-Pérot-Filter eine hohe Bedeutung. Die Anwendung soll erstmalig in einem „Proof of Concept“ stattfinden, wobei damit die Oberflächentemperatur eines GaAs-Wafers über die Messung der spektralen Lage seiner Bandlücke bestimmt werden kann.

Incidencia de fibrilación auricular en pacientes con dispositivos de estimulación cardiaca con cardiopatía chagásica y no chagásica

La posible asociación entre el desarrollo de fibrilación auricular (FA) con la presencia de cardiopatía chagásica en una población portadora de dispositivos cardiacos de estimulación no está descrita. Se presenta un estudio de tipo cohorte retrospectivo realizado en la FCI que recopila las principales características clínicas de una población de pacientes con cardiopatía de variada etiología y portadores de dispositivos cardiacos buscando evaluar la incidencia de FA en presencia de cardiomiopatía de origen chagásico y no chagásico. A la fecha no se cuenta con una base de datos institucional ni regional que contenga las variables analizadas. Durante los 5 meses que duró la construcción de la base de datos se incluyeron 99 sujetos de investigación. Se implantaron 42 marcapasos bicamerales, 39 cardiodesfibriladores bicamerales, 6 dispositivos correspondientes cardiodesfibrilador con función de resincronización cardiaca, 2 resincronizadores cardiacos sin función de cardiodesfibrilador y 7 cardiodesfibriladores unicamerales. De los 99 sujetos recolectados se presentaron 8 desenlaces (FA de novo) y de esos solamente 1 pertenece al grupo de pacientes con cardiomiopatía chagásica. Este número reducido de desenlaces no permitió desarrollar un modelo de regresión de Cox y ni otros tipos de análisis estadísticos planteados en el protocolo inicial debido al bajo número de casos y pobre poder estadístico. Esta dificultad es inherente a la naturaleza del problema a estudiar y al corto tiempo de seguimiento. Por lo anterior no se puede establecer si existe una relación entre la presencia de serología positiva para infección por T. Cruzi y la presencia de FA de novo.

First CRDS-measurements of water vapour continuum in the 940nm absorption band

Measurements of near-infrared water vapour continuum using continuous wave cavity ring down spectroscopy (cw- CRDS) have been performed at around 10611.6 and 10685:2 cm1. The continuum absorption coefficients for N2- broadening have been determined for two temperatures and wavenumbers. These results represent the first near-IR continuum laboratory data determined within the complex spectral environment in the 940nm water vapour band and are in reasonable agreement with simulations using the semiempirical CKD formulation.

Vibrational overtone spectra of monofluoroacetylene: a preliminary report

High-resolution infrared and near-infrared spectra have been observed for more than 80 overtone bands of the HCCF molecule, including two CH stretching overtones in the visible region. Many of these have been analysed, and many more are in the course of analysis and will be reported later. All fundamentals have now been rotationally analysed and the equilibrium rotational constant determined. These data provide a testing ground for anharmonic force-field analyses, and they are discussed briefly in this connection.

Understanding spectra of highly excited vibrational states

Some of the characteristics of high overtone spectra observed in the near infrared are discussed, particularly in relation to local mode effects, the increasing density of states, and the effect of inter-state resonances and intramolecular vibrational redistribution.

Synthesis and characterization of fluorescent poly(aromatic amide) dendrimers

The synthesis of a series of poly(aromatic amide) dendrimers up to the second generation is described herein. The AB, building block used throughout the synthesis of the dendrimers was the allyl ester of 3,5-diaminocinnamic acid, which has been synthesized from 3,5-dinitrobenzoic acid in good yield with use of a four-step procedure. Dendron synthesis was achieved via a convergent approach with use of a sequence of deprotection/coupling steps. Two commercially available alcohols, L-menthol and citronellol, were coupled to the AB(2) monomer by using an alkyl diacid spacer and two core units; 1,7-diaminoheptane and tris(2-aminoethyl)amine have been used to produce the final dendrimers. Characterization was carried out by NMR and IR spectroscopies, MALDI-TOF mass spectrometry, GPC, and DSC. The novel monomer and dendritic derivatives exhibited a strong fluorescence emission in the visible region (lambda approximate to 500 nm) of the spectrum and a weak emission in the near-infrared (lambda approximate to 850 nm) upon excitation in the near-UV region. The fluorescence emission characteristics were found to be solvent and dendrimer generation dependent.

Multiple-scattering in radar systems: a review

Although extensively studied within the lidar community, the multiple scattering phenomenon has always been considered a rare curiosity by radar meteorologists. Up to few years ago its appearance has only been associated with two- or three-body-scattering features (e.g. hail flares and mirror images) involving highly reflective surfaces. Recent atmospheric research aimed at better understanding of the water cycle and the role played by clouds and precipitation in affecting the Earth's climate has driven the deployment of high frequency radars in space. Examples are the TRMM 13.5 GHz, the CloudSat 94 GHz, the upcoming EarthCARE 94 GHz, and the GPM dual 13-35 GHz radars. These systems are able to detect the vertical distribution of hydrometeors and thus provide crucial feedbacks for radiation and climate studies. The shift towards higher frequencies increases the sensitivity to hydrometeors, improves the spatial resolution and reduces the size and weight of the radar systems. On the other hand, higher frequency radars are affected by stronger extinction, especially in the presence of large precipitating particles (e.g. raindrops or hail particles), which may eventually drive the signal below the minimum detection threshold. In such circumstances the interpretation of the radar equation via the single scattering approximation may be problematic. Errors will be large when the radiation emitted from the radar after interacting more than once with the medium still contributes substantially to the received power. This is the case if the transport mean-free-path becomes comparable with the instrument footprint (determined by the antenna beam-width and the platform altitude). This situation resembles to what has already been experienced in lidar observations, but with a predominance of wide- versus small-angle scattering events. At millimeter wavelengths, hydrometeors diffuse radiation rather isotropically compared to the visible or near infrared region where scattering is predominantly in the forward direction. A complete understanding of radiation transport modeling and data analysis methods under wide-angle multiple scattering conditions is mandatory for a correct interpretation of echoes observed by space-borne millimeter radars. This paper reviews the status of research in this field. Different numerical techniques currently implemented to account for higher order scattering are reviewed and their weaknesses and strengths highlighted. Examples of simulated radar backscattering profiles are provided with particular emphasis given to situations in which the multiple scattering contributions become comparable or overwhelm the single scattering signal. We show evidences of multiple scattering effects from air-borne and from CloudSat observations, i.e. unique signatures which cannot be explained by single scattering theory. Ideas how to identify and tackle the multiple scattering effects are discussed. Finally perspectives and suggestions for future work are outlined. This work represents a reference-guide for studies focused at modeling the radiation transport and at interpreting data from high frequency space-borne radar systems that probe highly opaque scattering media such as thick ice clouds or precipitating clouds.

Land-cover classification from airborne LIDAR data fused with aerial optical images

Airborne LIght Detection And Ranging (LIDAR) provides accurate height information for objects on the earth, which makes LIDAR become more and more popular in terrain and land surveying. In particular, LIDAR data offer vital and significant features for land-cover classification which is an important task in many application domains. In this paper, an unsupervised approach based on an improved fuzzy Markov random field (FMRF) model is developed, by which the LIDAR data, its co-registered images acquired by optical sensors, i.e. aerial color image and near infrared image, and other derived features are fused effectively to improve the ability of the LIDAR system for the accurate land-cover classification. In the proposed FMRF model-based approach, the spatial contextual information is applied by modeling the image as a Markov random field (MRF), with which the fuzzy logic is introduced simultaneously to reduce the errors caused by the hard classification. Moreover, a Lagrange-Multiplier (LM) algorithm is employed to calculate a maximum A posteriori (MAP) estimate for the classification. The experimental results have proved that fusing the height data and optical images is particularly suited for the land-cover classification. The proposed approach works very well for the classification from airborne LIDAR data fused with its coregistered optical images and the average accuracy is improved to 88.9%.

Water vapour self-continuum and water dimers: 1. Analysis of recent work

Recent laboratory observations and advances in theoretical quantum chemistry allow a reappraisal of the fundamental mechanisms that determine the water vapour self-continuum absorption throughout the infrared and millimetre wave spectral regions. By starting from a framework that partitions bimolecular interactions between water molecules into free-pair states, true bound and quasi-bound dimers, we present a critical review of recent observations, continuum models and theoretical predictions. In the near-infrared bands of the water monomer, we propose that spectral features in recent laboratory-derived self-continuum can be well explained as being due to a combination of true bound and quasi-bound dimers, when the spectrum of quasi-bound dimers is approximated as being double the broadened spectrum of the water monomer. Such a representation can explain both the wavenumber variation and the temperature dependence. Recent observations of the self-continuum absorption in the windows between these near-infrared bands indicate that widely used continuum models can underestimate the true strength by around an order of magnitude. An existing far-wing model does not appear able to explain the discrepancy, and although a dimer explanation is possible, currently available observations do not allow a compelling case to be made. In the 8–12 micron window, recent observations indicate that the modern continuum models either do not properly represent the temperature dependence, the wavelength variation, or both. The temperature dependence is suggestive of a transition from the dominance of true bound dimers at lower temperatures to quasibound dimers at higher temperatures. In the mid- and far-infrared spectral region, recent theoretical calculations indicate that true bound dimers may explain at least between 20% and 40% of the observed self-continuum. The possibility that quasi-bound dimers could cause an additional contribution of the same size is discussed. Most recent theoretical considerations agree that water dimers are likely to be the dominant contributor to the self-continuum in the mm-wave spectral range.