The masses and radii of HD 186753B and TYC7096-222-1B: the discovery of two M-dwarfs that eclipse A-type stars

We present observations of two new single-lined eclipsing binaries, both consisting of an Am star and an M-dwarf, discovered by the Wide Angle Search for Planets transit photometry survey. Using WASP photometry and spectroscopic measurements we find that HD 186753B has an orbital period of P=1.9194 days, a mass of M=0.24±0.02~M? and radius of R=0.31+0.06-0.06~R?; and that TCY7096-222-1B has an orbital period of P=8.9582 days, a mass of between 0.29 and 0.54 M? depending on eccentricity and radius of R=0.263+0.02-0.07~R?. We find that the Am stars have relatively low rotational velocities that closely match the orbital velocities of the M-dwarfs, suggesting that they have been “spun-down” by the M-dwarfs.

Estimating the masses of extra-solar planets

All extra-solar planet masses that have been derived spectroscopically are lower limits since the inclination of the orbit to our line-of-sight is unknown except for transiting systems. In theory, however, it is possible to determine the inclination angle, i, between the rotation axis of a star and an observer's line-of-sight from measurements of the projected equatorial velocity (v sin i), the stellar rotation period (P(rot)) and the stellar radius (R(*)). For stars which host planetary systems this allows the removal of the sin i dependency of extra-solar planet masses derived from spectroscopic observations under the assumption that the planetary orbits lie perpendicular to the stellar rotation axis.
We have carried out an extensive literature search and present a catalogue of v sin i, P(rot) and R(*) estimates for stars hosting extra-solar planets. In addition, we have used Hipparcos parallaxes and the Barnes-Evans relationship to further supplement the R(*) estimates obtained from the literature. Using this catalogue, we have obtained sin i estimates using a Markov-chain Monte Carlo analysis. This technique allows proper 1 Sigma two-tailed confidence limits to be placed on the derived sin i's along with the transit probability for each planet to be determined.
While we find that a small proportion of systems yield sin i's significantly greater than 1, most likely due to poor P(rot) estimations, the large majority are acceptable. We are further encouraged by the cases where we have data on transiting systems, as the technique indicates inclinations of similar to 90 degrees and high transit probabilities. In total, we are able to estimate the true masses of 133 extra-solar planets. Of these 133 extra-solar planets, only six have revised masses that place them above the 13M(J) deuterium burning limit; four of those six extra-solar planet candidates were already suspected to lie above the deuterium burning limit before correcting their masses for the sin i dependency. Our work reveals a population of high-mass extra-solar planets with low eccentricities, and we speculate that these extra-solar planets may represent the signature of different planetary formation mechanisms at work. Finally, we discuss future observations that should improve the robustness of this technique.

Using the surface profiles of modern ice masses to inform palaeo-glacier reconstructions

Morphometric study of modern ice masses is useful because many reconstructions of glaciers traditionally draw on their shape for guidance Here we analyse data derived from the surface profiles of 200 modern ice masses-valley glaciers icefields ice caps and ice sheets with length scales from 10º to 10³ km-from different parts of the world Four profile attributes are investigated relief span and two parameters C* and C that result from using Nye s (1952) theoretical parabola as a profile descriptor C* and C respectively measure each profile s aspect ratio and steepness and are found to decrease in size and variability with span This dependence quantifies the competing influences of unconstrained spreading behaviour of ice flow and bed topography on the profile shape of ice masses which becomes more parabolic as span Increases (with C* and C tending to low values of 2.5-3.3 m ½) The same data reveal coherent minimum bounds in C* and C for modern ice masses that we develop into two new methods of palaeo glacier reconstruction In the first method glacial limits are known from moraines and the bounds are used to constrain the lowest palaeo ice surface consistent with modern profiles We give an example of applying this method over a three-dimensional glacial landscape in Kamchatka In the second method we test the plausibility of existing reconstructions by comparing their C* and C against the modern minimum bounds Of the 86 published palaeo ice masses that we put to this test 88% are found to be plausible The search for other morphometric constraints will help us formalise glacier reconstructions and reduce their uncertainty and subjectiveness

Double-detonation sub-Chandrasekhar supernovae: Can minimum helium shell masses detonate the core?

The explosion of sub-Chandrasekhar mass white dwarfs via the double detonation scenario is a potential explanation for type Ia supernovae. In this scenario, a surface detonation in a helium layer initiates a detonation in the underlying carbon/oxygen core leading to an explosion. For a given core mass, a lower bound has been determined on the mass of the helium shell required for dynamical burning during a helium flash, which is a necessary prerequisite for detonation. For a range of core and corresponding minimum helium shell masses, we investigate whether an assumed surface helium detonation is capable of triggering a subsequent detonation in the core even for this limiting case. We carried out hydrodynamic simulations on a co-expanding Eulerian grid in two dimensions assuming rotational symmetry. The detonations are propagated using the level-set approach and a simplified scheme for nuclear reactions that has been calibrated with a large nuclear network. The same network is used to determine detailed nucleosynthetic abundances in a post-processing step. Based on approximate detonation initiation criteria in the literature, we find that secondary core detonations are triggered for all of the simulated models, ranging in core mass from 0.810 up to 1.385 M? with corresponding shell masses from 0.126 down to 0.0035 M?. This implies that, as soon as a detonation triggers in a helium shell covering a carbon/oxygen white dwarf, a subsequent core detonation is virtually inevitable.

Meridional mixing of water masses in the Kuroshio Extension: Origins of North Pacific Intermediate Water anomalies

Senior thesis written for Oceanography 445

A description of water masses in Nootka Sound and estimation of diffusivity and upward velocity in Muchalat Inlet using temperature, salinity and dissolved oxygen

Senior thesis written for Oceanography 445

Describing function of two masses with backlash

This paper analyzes the dynamical properties of systems with backlash and impact phenomena based on the describing function method. It is shown that this type of nonlinearity can be analyzed in the perspective of the fractional calculus theory. The fractional dynamics is compared with that of standard models.

Hydrogeomechanics for rock engineering: coupling subsurface hydrogeomechanical assessement and hydrogeotechnical mapping on fracturated rock masses

The present work aims to achieve and further develop a hydrogeomechanical approach in Caldas da Cavaca hydromineral system rock mass (Aguiar da Beira, NW Portugal), and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. A collection of several data, namely geology, hydrogeology, rock and soil geotechnics, borehole hydraulics and hydrogeomechanics, was retrieved from three rock slopes (Lagoa, Amores and Cancela). To accomplish a comprehensive analysis and rock engineering conceptualisation of the site, a multi‐technical approach were used, such as, field and laboratory techniques, hydrogeotechnical mapping, hydrogeomechanical zoning and hydrogeomechanical scheme classifications and indexes. In addition, a hydrogeomechanical data analysis and assessment, such as Hydro‐Potential (HP)‐Value technique, JW Joint Water Reduction index, Hydraulic Classification (HC) System were applied on rock slopes. The hydrogeomechanical zone HGMZ 1 of Lagoa slope achieved higher hydraulic conductivities with poorer rock mass quality results, followed by the hydrogeomechanical zone HGMZ 2 of Lagoa slope, with poor to fair rock mass quality and lower hydraulic parameters. In addition, Amores slope had a fair to good rock mass quality and the lowest hydraulic conductivity. The hydrogeomechanical zone HGMZ 3 of Lagoa slope, and the hydrogeomechanical zones HGMZ 1 and HGMZ 2 of Cancela slope had a fair to poor rock mass quality but were completely dry. Geographical Information Systems (GIS) mapping technologies was used in overall hydrogeological and hydrogeomechanical data integration in order to improve the hydrogeological conceptual site model.

Delineating environmental groundwater vulnerability and protection zones mapping in fractured rock masses

Hard‐rock watersheds commonly exhibit complex geological bedrock and morphological features. Hydromineral resources have relevant economic value for the thermal spas industry. The present study aims to develop a groundwater vulnerability approach in Caldas da Cavaca hydromineral system (Aguiar da Beira, Central Portugal) which has a thermal tradition that dates back to the late 19th century, and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. In this work different layers were overlaid, generating several thematic maps to arrive at an integrated framework of several key‐sectors in Caldas da Cavaca site. Thus, to accomplish a comprehensive analysis and conceptualization of the site, a multi‐technical approach was used, such as, field and laboratory techniques, where several data was collected, like geotectonics, hydrology and hydrogeology, hydrogeomorphology, hydrogeophysical and hydrogeomechanical zoning aiming the application of the so‐called DISCO method. All these techniques were successfully performed and a groundwater vulnerability to contamination assessment, based on GOD‐S, DRASTIC‐Fm, SINTACS, SI and DISCO indexes methodology, was delineated. Geographical Information Systems (GIS) technology was on the basis to organise and integrate the geodatabases and to produce all the thematic maps. This multi‐technical approach highlights the importance of groundwater vulnerability to contamination mapping as a tool to support hydrogeological conceptualisation, contributing to better decision‐making of water resources management and sustainability.

La cristallisation de quatre poly(1,3-dioxolannes) de masses molaires différentes

Le poly(1,3-dioxolanne) (PDOL) est un polymère semi-cristallin présentant à l’état solide quatre morphologies différentes (Phases I, IIa, IIb et III). Les transformations d'une phase à l'autre ont été suivies par microscopie optique polarisée (MOP) et microscopie à force atomique (AFM) en fonction de la température de cristallisation et de la masse molaire. La Phase I présente une morphologie sphérolitique tandis que la Phase IIa peut croître à partir de la Phase I ou spontanément. De façon inattendue, la Phase IIa, devient très biréfringente et cette nouvelle morphologie est appelée Phase IIb. Quand la transformation IIa-IIb est terminée, une nouvelle phase, la Phase III, croît à partir de la Phase IIb. La Phase III n'a jamais été observée sans la présence de Phase IIb; en outre, la Phase IIb remplace toujours la Phase IIa. Ce phénomène est appelé germination croisée. La mesure de la température de fusion des phases par MOP a permis d’établir leur stabilité relative: IIb > III >IIa. La vitesse de croissance (G) des sphérolites a été mesurée sur une plage de températures de 10,0 à 24,0 °C et montre une grande dépendance avec la masse molaire. Ces mesures ont révélé l’existence d’une masse molaire critique, autour de 5000 g.mol-1, en-dessous de laquelle nous avons observé GIIa > GIII et au-dessus de laquelle la relation est inversée avec GIII > GIIa. Finalement, nous avons exploré l’influence de l’ajout d’un deuxième polymère amorphe sur l’évolution des phases optiques dans des mélanges PDOL-PMMA, PDOL-PVC et PDOL-PVAc. Nous avons observé les mêmes transitions de phases que pour le PDOL pur et un certain degré de compatibilité dans le cas du PDOL-PMMA et du PDOL-PVC.

Mesure du rapport d'embranchement et du facteur de forme de la désintégration B⁰ → π⁻l⁺v, et détermination de |V[exposant]u[exposant]b| avec une technique de reconstruction relâchée du neutrino

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

Recherche d'un neutrino lourd avec le détecteur ATLAS au LHC

Ce mémoire de maîtrise a pour objet une recherche de leptons lourds de quatrième génération avec les données prises par le détecteur ATLAS au LHC dans les collisions pp à $\sqrt{s}$ = 7 TeV et avec une luminosité intégrée de 1.02 fb$^{-1}$. Le processus étudié est la production au singulet de leptons lourds neutres de quatrième génération (N) par la voie du courant chargé suivi de la désintégration du celui-ci en un électron et un boson W : $ pp \to W \to N e \to e W e \to e e \nu_{\ell} \ell $ ($\ell$ = $e$ ou $\mu$), et dépend d'un paramètre de mélange $\xi^{2}$ avec un lepton léger. L'analyse passe par plusieurs étapes, soit l'utilisation de FeynRules pour construire le modèle pour ensuite générer des événements par MadGraph 5.1.2.4. Comme hypothèse de référence, on a choisi une masse de 100 GeV pour le lepton lourd neutre et $\xi_{Ne}^2$ = 0.19, donnant une section efficace de 0.312 pb pour une énergie au centre de masse de 7 TeV. Puisque la génération du signal s'est faite de manière privée à Montréal et non par la collaboration ATLAS, les résultats ne peuvent pas être reconnus officiellement. Sur la base de la simulation, avec des données correspondant à 1 fb$^{-1}$, la limite supérieure attendue à un niveau de confiance de $95\%$ sur la section efficace du signal est de 0.145 pb avec 0.294 pb pour un écart type($\sigma$) et 0.519 pb pour 2$\sigma$. La limite supérieure attendue à un niveau de confiance de $95\%$ sur $\xi_{Ne}^{2}$ de 0.09 pour une masse de 100 GeV.

Méthode numérique d'estimation du mouvement des masses molles

L’analyse biomécanique du mouvement humain en utilisant des systèmes optoélectroniques et des marqueurs cutanés considère les segments du corps comme des corps rigides. Cependant, le mouvement des tissus mous par rapport à l'os, c’est à dire les muscles et le tissu adipeux, provoque le déplacement des marqueurs. Ce déplacement est le fait de deux composantes, une composante propre correspondant au mouvement aléatoire de chaque marqueur et une composante à l’unisson provoquant le déplacement commun des marqueurs cutanés lié au mouvement des masses sous-jacentes. Si nombre d’études visent à minimiser ces déplacements, des simulations ont montré que le mouvement des masses molles réduit la dynamique articulaire. Cette observation est faite uniquement par la simulation, car il n'existe pas de méthodes capables de dissocier la cinématique des masses molles de celle de l’os. L’objectif principal de cette thèse consiste à développer une méthode numérique capable de distinguer ces deux cinématiques. Le premier objectif était d'évaluer une méthode d'optimisation locale pour estimer le mouvement des masses molles par rapport à l’humérus obtenu avec une tige intra-corticale vissée chez trois sujets. Les résultats montrent que l'optimisation locale sous-estime de 50% le déplacement des marqueurs et qu’elle conduit à un classement de marqueurs différents en fonction de leur déplacement. La limite de cette méthode vient du fait qu'elle ne tient pas compte de l’ensemble des composantes du mouvement des tissus mous, notamment la composante en unisson. Le second objectif était de développer une méthode numérique qui considère toutes les composantes du mouvement des tissus mous. Plus précisément, cette méthode devait fournir une cinématique similaire et une plus grande estimation du déplacement des marqueurs par rapport aux méthodes classiques et dissocier ces composantes. Le membre inférieur est modélisé avec une chaine cinématique de 10 degrés de liberté reconstruite par optimisation globale en utilisant seulement les marqueurs placés sur le pelvis et la face médiale du tibia. L’estimation de la cinématique sans considérer les marqueurs placés sur la cuisse et le mollet permet d'éviter l’influence de leur déplacement sur la reconstruction du modèle cinématique. Cette méthode testée sur 13 sujets lors de sauts a obtenu jusqu’à 2,1 fois plus de déplacement des marqueurs en fonction de la méthode considérée en assurant des cinématiques similaires. Une approche vectorielle a montré que le déplacement des marqueurs est surtout dû à la composante à l’unisson. Une approche matricielle associant l’optimisation locale à la chaine cinématique a montré que les masses molles se déplacent principalement autour de l'axe longitudinal et le long de l'axe antéro-postérieur de l'os. L'originalité de cette thèse est de dissocier numériquement la cinématique os de celle des masses molles et les composantes de ce mouvement. Les méthodes développées dans cette thèse augmentent les connaissances sur le mouvement des masses molles et permettent d’envisager l’étude de leur effet sur la dynamique articulaire.