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Los blazares son una clase de núcleos galácticos activos (AGN) caracterizada por emisión, intensa y variable, a lo largo de todo el espectro electromagnético. También poseen alta polarización, y, en algunos casos, movimientos superlumínicos de sus jets de radio. Según el modelo estándar de acreción de materia a un agujero negro supermasivo (SMBH), estas propiedades extremas se deben a que en los blazares el jet relativista apunta en dirección al observador. La emisión electromagnética del jet, entonces, se ve amplificada por efectos relativistas que incrementan en varios órdenes de magnitud el flujo observado y acortan las escalas de tiempo. Esto ocasiona que la misma domine por sobre la emisión de las otras componentes del AGN (disco de acreción, líneas anchas y angostas, “contra jet”, etc.). El estudio óptico de los blazares aporta entonces al conocimiento de los fenómenos que ocurren en las regiones más internas de los jets. Los instrumentos de rayos gamma que actualmente están en funcionamiento, como los satélites Fermi y AGILE y los telescopios Cherenkov HESS y MAGIC, han detectado un gran número de fuentes extragalácticas. Como consecuencia se han ampliado los catálogos como así también los interrogantes sobre los procesos físicos que producen la emisión observada. La población más numerosa de fuentes extragalácticas de rayos gamma son los blazares. Esto ha planteado la cuestión de la posible vinculación entre la emisión gamma (que se supone originada por scattering Compton inverso) y la emisión óptica (sincrotrón) del jet. Esta última, en principio, se puede testear mediante polarimetría óptica, dado que se trata de radiación intrínsecamente polarizada. La mayoría de los blazares detectados a energías TeV pertenecen a la clase HSP (con el pico de emisión sincrotrón en el rango de rayos-X). Se trata, por otra parte, de objetos relativamente cercanos, porque los fotones gamma son eficientemente absorbidos por el fondo de luz extragaláctica (EBL). Esto presenta un desafío a los estudios de variabilidad foto-polarimétrica de estos objetos, porque las galaxias anfitrionas son brillantes y tienen diámetros angulares relativamente grandes. Además de introducir un efecto depolarizador, las galaxias anfitrionas pueden ocasionar errores sistemáticos en las curvas temporales de flujo óptico (total y polarizado) cuando las condiciones del seeing atmosférico cambian a lo largo de la observación. Este último efecto se debe al hecho de que el perfil de brillo superficial (extendido) de la galaxia anfitriona resulta relativamente menos afectado por el seeing que el AGN (puntual). El objetivo general de la tesis Doctoral es aportar al conocimiento de los mecanismos de emisión electromagnética de los blazares, y de las regiones del jet donde se origina la emisión a distintas frecuencias. Particularmente, interesa la posible vinculación entre las emisiones óptica (sincrotrón) y gamma (posiblemente Compton inverso). En consecuencia, se trabajó con blazares con distintas distribuciones espectrales de energía (SED), buscando una caracterización comparativa de sus comportamientos. Se llevó a cabo un estudio de la emisión óptica de los blazares de la muestra. Se obtuvieron observaciones foto-polarimétricas con resolución temporal inferior a una hora, sobre escalas de tiempo de uno o más días. La adquisición de los datos necesarios se llevó a cabo a partir de la utilización de los polarímetros CAFOS (CAHA) y CasPol (CASLEO). Además, se recurrió a herramientas estadísticas para la detección de variabilidad, ya sea en escalas de tiempo de horas (conocida como microvariabilidad) o escalas de tiempo de días (variabilidad inter-noche). Por otro lado, con el objetivo de tratar de manera rigurosa los efectos introducidos por la galaxia anfitriona, como así también aquellos ocasionados por cambios en el seeing a lo largo de la noche desarrollamos un método autoconsistente. El mismo requirió del uso de imágenes sintéticas, lo cual nos permitió crear un método de corrección por ambos efectos a los datos foto-polarimétricos. De esta manera, fue posible corregir punto a punto los datos observacionales, para recuperar entonces, la polarización intrínseca de los objetos de la muestra. En general, los resultados han mostrado un incremento en la polarización intrínseca respecto de la observada, esto significa que si la galaxia anfitriona no es considerada apropiadamente, y además, si no se tienen en cuenta los cambios en el seeing, se puede dar lugar a valores del grado de polarización erróneos. Lo cual puede derivar en modelos o conclusiones equivocadas. Además, estos resultados espurios se intensifican si se trata de blazares altamente polarizados, como los pertenecientes a la clase HSP. Para finalizar, uno de los instrumentos utilizados en esta Tesis, CasPol (CASLEO), no poseía una caracterización, la cual es de suma importancia durante el tratamiento de los datos. Esto nos llevó a realizar un estudio riguroso del comportamiento de este polarímetro de doble haz a partir de analizar datos adquiridos en diferentes oportunidades de estrellas estándares polarizadas y no polarizadas. Hemos encontrado que la polarización instrumental es del orden de 0.1 - 0.2% en las bandas V y R, y ligeramente menor al 0.09% en la banda I. Por otro lado, a partir de analizar las observaciones de estrellas estándares no polarizadas concluimos que la dependencia de la polarización instrumental con la posición en el CCD es insignificante en las bandas V y R, mientras que en la banda I esta dependencia es marginal.

Fil:Gómez, Nicolás Damián. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Uno de los desafı́os de la astrofı́sica moderna en el estudio de galaxias es comprender las conexiones que subyacen entre el gas ionizado, los estados evolutivos y componentes quı́micos que lo constituyen. En particular, es el estudio de espectroscopı́a de alta resolución en el rango óptico el que nos permite analizar y medir numerosas lı́neas de emisión, a través de las cuales se pueden obtener resultados muy importantes por medio de cocientes de sus flujos. Las galaxias enanas cumplen un rol protagónico en el estudio y evolución de galaxias por considerarse a estas “pilares fundamentales” en la evolución de las galaxias. Comprender la naturaleza de los gases expuestos a los procesos fı́sicos y quı́micos generados por los campos de radiación de los cúmulos jóvenes y sus estrellas masivas es importante para conocer cómo son los estadı́os de evolución del gas ionizado. En esta Tesis nos hemos abocado a investigar, por un lado, la complejidad de las múltiples componentes cinemáticas detectadas en los perfiles de las lı́neas espectrales de brotes intensos de formación estelar. Y por otro lado, las propiedades fı́sicas y quı́micas del gas ionizado como densidades y temperaturas electrónicas, las abundancias quı́micas y iónicas y los campo de radiación al que este gas se ve expuesto. Este análisis completo y combinado es denominado Quimiodinámica. En el Capı́tulo 1 hacemos una descripción general de las Regiones Hii y de las Galaxias BCDs (de sigla en inglés: Blue Compact Dwarf). Como nuestro trabajo se realizó a partir de espectroscopı́a de alta resolución, se hace una descripción de los espectros, ası́ como también de las lı́neas espectrales y las propiedades fı́sicas y quı́micas determinadas a partir de ellas. En el Capı́tulo 2 se describen las observaciones y los procesos de reducción y calibración de la muestra de Regiones Hii estudiadas en esta Tesis. Las distintas reducciones y los detalles que han surgido al calibrar los espectros. Estos representan los primeros resultados de nuestro trabajo. En el Capı́tulo 3 se define la cinemática de dichas regiones. Hemos desarrollado un programa en Python para avanzar en el estudio de las múltiples componentes cinemáticas presentes en los perfiles de las lı́neas de emisión. Este programa, apodado Kinematics, está basado en el código LMFit (https://lmfit.github.io/lmfit-py/) y nos permitirá validar las soluciones planteadas a través de la relación ∆AC definida por el criterio estadı́stico de Akaike. Los ajustes de múltiples gaussianas, permitiréstimar la velocidad radial (v rad ), la dispersión de velocidades (σ) y el flujo asociado a cada gaussiana. La metodoloı́a utilizada tiene sus orı́genes en la Tesis Doctoral de la Doctora Verónica Firpo, entre otros trabajo desarrollados por el grupo de trabajo y colaboradores. Se presentan las soluciones cinemáticas y los ajustes correspondientes para cada región. En el Capı́tulo 4 se calculan las propiedades fı́sicas del gas ionizado a partir de los resultados obtenidos para la cinemática. Nuestro análisis depende de manera directa de la detección de lı́neas intensas y de las lı́neas más débiles y sensibles a las temperaturas, para estimar de manera precisa, a través del método directo, los parámetros fı́sicos. Para los casos en que fue necesario, se utilizaron modelos de fotoionización para la estimación de abundancias quı́micas, ası́ como también hemos utilizado métodos empı́ricos y semiempı́ricos para la determinación y comparación de resultados. A través de los parámetros de ionización η y η’ del gas, se pudo dar una medida aproximada de las temperaturas de los campos de radiación ionizantes de los brotes intensos de formación estelar. A lo largo de este proceso de realización de la Tesis, se ha participado en la elaboración de cinco propuestas de observación, donde se han obtenido tiempo en dos de ellas, y se espera trabajar y resolver la quimiodinámica de una muestra de BCDs obtenidas en distintos turnos de observación. En el Capı́tulo 5 presentamos los resultados y conclusiones de la Tesis, y también se presentan los candidatos a analizar y estudiar próximamente.

Breve descripción de los alcances de cada capítulo: En el capítulo 1 presentamos una reseña histórica y bibliográfica que nos permite ubicarnos en el contexto de esta investigación y se dejan planteados los lincamientos de trabajo desarrollados. Posteriormente en el capítulo 2 se transcriben los aspectos teóricos correspondientes a la estructura atómica necesarios para la interpretación y análisis de los resultados presentados. El capitulo 3 describen los dispositivos experimentales utilizados y los arreglos necesarios para la obtención y registro de los espectros en las regiones del ultravioleta (UV), visible (VIS) e Infrarrojo (IR) estudiadas. El análisis espectral del xenón cuatro veces ionizado, Xe V, desarrollado en el capítulo 4, comprende cálculos teóricos, semiempíricos y confirmación experimental. Dichos aspectos se desarrollan en forma detallada para este ion y constituyen una referencia para la interpretación de los resultados, presentados en el capítulo 5, del análisis espectral aplicado a otros iones como el Xe IV, Xe VIII, Xe IX y Ne IV, así como en el estudio del láser de xenón. Finalmente en el capítulo 6 se resumen los aspectos más relevantes de este trabajo y se dejan planteadas las distintas líneas investigativas con proyección en el tema.

En la presente tesis, se estudiarán diferentes compuestos ternarios alternativos obtenidos a partir de la sustitución de ciertos átomos de Fe del γ′-Fe₄N por otro átomo (M), como puede ser metales 3d, 4d o metales del bloque p de la Tabla Periódica. Con tal fin, se ha usado uno de los métodos teóricos más sofisticados y ampliamente utilizados en el estudio y/o caracterización de nuevos materiales, tal como lo son los cálculos de primeros principios, o ab-initio, basados en la Teoría de la Funcional Densidad. Estos modelos nos permitirá determinar el sitio preferencial de sustitución del átomo M en el compuesto γ′-Fesub>4N, calcular el parámetro de red de equilibrio, el módulo de bulk como también hacer una caracterización de las propiedades magnéticas e hiperfinas de estos compuestos ternarios.

Esta tesis doctoral tuvo como objetivo la construcción de un modelo efectivo para la descripción del grafeno y el estudio de sus posibles aplicaciones a diversos problemas de interés relacionados con este nuevo material. El modelo aquí estudiado es inferido a partir de un Hamiltoniano no relativista para partículas confinadas a un plano, el cual es modificado mediante una deformación no abeliana del álgebra de Heisenberg de sus variables dinámicas. La idea de un espacio tiempo no-conmutativo no es moderna, en efecto, probablemente el primer ejemplo de este planteamiento haya sido discutido por L. D. Landau en 1930. Sin embargo con el advenimiento de teoría de cuerdas ha resurgido un creciente interés por estos espacios y desde entonces, las teorías de campos no-conmutativas han sido objeto de estudio en varios campos tanto en Matemática, Física Teórica como en Fenomenología. En este contexto, las ideas referidas a espacios no conmutativos han estimulado la construcción de nuevos modelos en Mecánica Cuántica. Estos espacios también resultan de interés para la Materia Condensada. En efecto, es posible describir el problema de los niveles de Landau en términos de un espacio no-conmutativo bidimensional. En los últimos años han surgido modelos basados en una deformación no abeliana del álgebra de Heisenberg, que puede ser realizada a través de un shift que relacione las variables dinámicas con el spin. Cabe destacar, no obstante, que no se ha tratado de estudiar los efectos sobre nuestro modelo de pequeñas perturbaciones debidas a la no conmutatividad en el espacio de fase. La modificación del álgebra de Heisenberg considerada en esta tesis, que pone en juego al pseudo-spin (grado de libertad que distingue a las dos subredes triangulares que conforman el cristal hexagonal del grafeno) conduce a un Hamiltoniano que, además de los términos lineales que se emplean usualmente para la descripción de sus fluctuaciones en las inmediaciones de los puntos de Dirac de su relación de dispersión, agrega términos cuadráticos que simulan la contribución de sitios segundos vecinos en el modelo de ligadura fuerte. Este hecho distingue nuestro modelo efectivo del modelo pseudo-relativista de uso común en los estudios sobre este material. Uno de los aspectos más interesantes del grafeno es que sus excitaciones de bajas energías pueden ser descritas como estados quirales no masivos de una teoría fermiónica pseudo-relativista, dando así lugar a una relación de dispersión lineal en el cuasi-momento, válida a bajas energías, donde la velocidad de la luz es reemplazada por la velocidad de Fermi, vF ≈ 10^-3c. De ese modo, el Lagrangiano que describe esas excitaciones en presencia de un campo magnético uniforme y perpendicular al plano del grafeno es similar al de la QED para fermiones sin masa. Una característica distintiva de este material es que presenta un Efecto Hall Cuántico Entero Anómalo, mostrando valores semienteros del factor de llenado. En el marco de nuestro modelo, este efecto será explicado como consecuencia de los términos cuadráticos, antes mencionados, que incluye nuestro Hamiltoniano efectivo. En resumen, en esta tesis se estudia el Hamiltoniano asociado al movimiento de una partícula no relativista de “masa” m y carga e que se mueve sobre un plano, mínimamente acoplada a un campo electromagnético externo y al equivalente de un campo magnético no abeliano uniforme en el espacio de pseudo-espín, implementado mediante variables dinámicas que satisfacen una deformación no abeliana del álgebra de Heisenberg.

En los últimos años ha surgido gran interés en la comunidad científica para obtener y manipular radiación coherente en la región del espectro electromagnético entre XUV y X Blandos. Este interés subyace en las varias aplicaciones científica, tanto en biología, química, ciencias de materiales, etc. que es posible experimentar con esta radiación. Dentro de estas aplicaciones, tal vez la más importante sea la generación de pulsos de Attosegundos (10-18s), pulsos que permiten el estudio de los fenómenos naturales en dicha escala temporal. Esta radiación hoy en día se puede lograr mediante el fenómeno físico que se conoce como Generación de Armónicos de Alto Orden (High Order Armonics Generation en ingles) HHG. En este trabajo de tesis, se presentan diversos estudios teóricos de la generación de armónicos de alto orden en gases nobles utilizando diferentes campos láser ultracortos intensos para su producción. Estos estudios conducen a explicar las principales características de los espectros de armónicos obtenidos, en estas condiciones.

En esta tesis se han considerado dos sistemas de alto interés catalítico, el compuesto intermetálico PdGa por sus aplicaciones en la industria química y las nanopartículas bimetálicas por ser excelentes candidatas para el almacenamiento de hidrógeno. En el primer sistema se estudiaron los posibles sitios de adsorción del acetileno en la superficie PdGa(110), determinándose las geometrías de adsorción y el enlace químico. Además, se computaron las frecuencias de vibración metal-adsorbato. Una vez determinado el sitio de adsorción más estable y habiendose comprobado que el enlace C-C no se rompe, se procedió a estudiar el proceso de hidrogenación. El camino de reacción versus la energía y la configuración geométrica de cada paso, así como también el enlace químico y la transferencia de carga, fueron analizados. Para el caso de la nanopartícula bimetálica Au@Pd (núcleo@cáscara) se estudió la adsorción de una molécula de hidrógeno. Se analizaron las diferentes configuraciones de adsorción tanto disociativas como no disociativas y se las comparó con cálculos equivalentes en la superficie Pd/Au(111). En todos los casos se calculó estructura electrónica, transferencia de carga, función trabajo y enlace químico. Además se estudió la cáscara mixta para la nanopartícula, debido a que las tensiones en el núcleo podrían segregar átomos de Au a la cáscara. Todos los cálculos fueron realizados utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) usando el código VASP. Los cambios en el enlace químico se obtuvieron usando el método implementado en el código DDEC6.

La presente Tesis se propone, como objetivo general, contribuir al estudio de los plasmas astrofísicos que conforman diversas configuraciones en el Universo; mientras que, como objetivo específico, se plantea investigar el desarrollo de inestabilidades en la microescala de plasmas completamente ionizados. En concreto, se analiza el rol del efecto Hall en la dinámica microscópica asociada a pequeñas parcelas de fluido inmersas en un flujo macroscópico tipo shear. A tal fin, se utiliza como marco teórico las ecuaciones de la teor´ıa magnetohidrodinámica, en la aproximación shearing-box, teniendo en cuenta los términos adicionales correspondientes a las corrientes de Hall. Puntualmente, se estudia la evolución de una nueva inestabilidad a la cual se nombra Hall-MSI (Hall Magneto-Shear Instability). Con este propósito, se desarrolla un modelo analítico que proporciona una descripción del comportamiento de esta inestabilidad en el régimen lineal. Los resultados teóricos obtenidos se corroboran a su vez mediante cálculos numéricos. Asimismo, las simulaciones numéricas son fundamentales para abordar el estudio de la evolución no lineal del sistema. La comprensión de los procesos físicos involucrados en la microescala, responsables de los mecanismos de transporte, presumiblemente permitirá desarrollar modelos macroscópicos que profundicen los conocimientos de distintos fenómenos astrofísicos. En este contexto, el trabajo efectuado en esta Tesis resulta especialmente importante en el análisis de los procesos de acreción y de los mecanismos de eyección, sustentación y colimación de los denominados jets. Por un lado, el efecto Hall ciertamente modifica la inestabilidad magneto-rotacional, principal candidato para explicar el origen de la microturbulencia en discos de acreción. Por el otro, el desarrollo de la inestabilidad Hall magneto-shear podría afectar la evolución de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, particularmente relevante en la interfaz entre jet y medio circundante.

En los últimos años ha cobrado un gran auge el reconocimiento de la importancia de las interacciones débiles y altamente direccionales, tales como los puentes de hidrógeno, en el diseño de materiales orgánicos con propiedades específicas. Si bien existen en la literatura numerosos trabajos de recopilación de datos experimentales y cálculos teóricos relacionados con el tema, la índole de las mencionadas interacciones y la contribución de las mismas a la energía de cohesión del cristal es aún objeto de controversia. En este trabajo se utilizan técnicas de difracción de rayos-X de cristal único, a distintas temperaturas, y cálculos teóricos para estudiar las variaciones en la conformación y empaquetamiento de una molécula base al introducirse sustituyentes de distinta naturaleza. El objetivo del mismo es aportar a la comprensión de los factores que determinan: a) la conformación adoptada por las moléculas en el sólido y b) los distintos empaquetamientos cristalinos.