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Esta tesis trata sobre la emisión de radiación continua en colisiones ion-átomo a altas energías (no relativistas) de impacto. En particular se estudiaron los procesos de recombinación (RR), captura electrónica radiativa (REC), bremsstrahlung nuclear (NB) y bremsstrahlung atómico (AB). En todo momento se consideró que el momento del fotón es no despreciable, es decir, no se utilizó la aproximación dipolar para el cálculo de los espectros y distribuciones angulares. Las secciones eficaces calculadas se obtuvieron con un cálculo perturbativo a primer orden en el hamiltoniano de interacción materia-radiación y con aproximaciones para las funciones de onda mecánicas en el rango de altas energías de colisión. Entre las transiciones posibles entre estados del campo de radiación se ha tenido en cuenta únicamente la emisión espontánea, es decir, la transición de cero a un fotón, despreciando las que involucran a más de uno. Hemos considerado como variables relevantes la energía y ángulo del fotón, ambas tomadas con respecto al sistema del laboratorio, integrando sobre los que consideramos grados de libertad internos, a saber, el momento (en módulo y ángulo sólido) del ion emergente, obteniendo entonces secciones eficaces triplemente diferenciales (dσ/dwdΩw(θw,w)). También calculamos secciones eficaces simplemente diferenciales en energía del fotón (dσ/dw(w)), integrando sobre la distribución angular de emisión. El hecho de que el momento del fotón no se desprecie, es fundamental para la estructura de las distribuciones angulares, ya que se ven desplazadas hacia adelante (en dirección y sentido del ion incidente) a diferencia del caso en que se considera la aproximación dipolar, que da distribuciones simétricas respecto de la dirección perpendicular a la de la velocidad del ion incidente. Este comportamiento de las distribuciones angulares es común a todos los procesos que estudiamos (RR, REC, AB y NB). En el capítulo 3 se estudian la recombinación y la captura electrónica radiativa utilizando las funciones de onda mecánicas de Born y coulombiana en el primer caso, y Born e impulsiva exacta (EIA) en el segundo. Se calcularon distribuciones angulares y espectros en energía del fotón. En el capítulo 4 se estudia el bremsstrahlung atómico en colisiones ion-átomo. Se muestran cálculos de distribuciones angulares y espectros en energía y se compara la importancia relativa de este proceso (AB) con el de emisión de electrones secundarios (SEB) que tiene lugar en colisiones con sólidos. En el capítulo 5 se estudia el bremsstrahlung nuclear. Se realizan cálculos con funciones de onda mecánicas coulombianas exactas. Se muestran distribuciones angulares y espectros en energía del fotón. Se comparan los resultados obtenidos con los de AB. En los espectros en energía del fotón hay un rango en el que AB es el proceso dominante con respecto a NB. Para energías superiores, AB decrece y NB se vuelve dominante. Hemos calculado los valores de la energía y ángulo del fotón emitido para los cuales los espectros de AB y NB se cruzan. En el capítulo 6 se estudian leyes de escala para los proceso AB y NB, donde se muestran expresiones sencillas para las mismas. Las secciones eficaces de AB son expresadas como productos de una función de intensidad y una de forma, donde la primera depende de parámetros propios de la colisión (cargas, velocidad incidente, etc.) y la última depende solamente del parámetro que determina la ley de escala (wA)y funciones armónicas del ángulo de emisión del fotón. Para NB se efectúa un tratamiento similar de las secciones eficaces. En el capítulo 7 se presentan resultados correspondientes al estudio del grado del polarización lineal en AB y NB. Los cálculos se basan en las expresiones aproximadas halladas en el capitulo 6. En particular, se observa que los signos de la polarización son opuestos, lo que produce un salto abrupto del signo si consideramos la suma de ambos procesos cerca de la región en que NB se vuelve dominante sobre AB. Esta característica de los espectros sirve para discriminar ambos procesos en la radiación continua de fondo.

Esta tesis trata sobre la teoría de la emisión de radiación continua de un sistema de tres partículas cargadas en colisión: un proyectil pesado, un núcleo blanco y un electrón activo. En el capitulo 2 se desarrolla el formalismo general con en tratamiento no relativista. El elemento de matriz de interacción materia-radiación se calcula en primer orden perturbador, entre funciones de onda que satisfacen exactamente el Hamiltoneano mecánico, el cual incluye sólo las interacciones entre las partículas. Se encuentra que este elemento de matriz está compuesto por tres términos que representan: bremsstrahlung del centro de masa, el bremsstrahlung entre sistemas y bremsstrahlung electrónico. En cada paso imponemos la propiedad de ortogonalidad de las funcionas de onda. La teoría se desarrolla considerando el impulso del fotón, y luego, para tratar los casos particulares se realiza la aproximación dipolar. En esta aproximación el centro de masa no emite radiación. El bremsstrahlung electrónico se calcula usando distintas funciones de onda aproximadas. Estas son elegidas teniendo en cuenta su capacidad para describir correctamente el proceso mecánico. Considerando un electrón activo en la colisión, la radiación emitida se identifica como alguno de los siguientes cuatro procesos, a saber: captura electrónica radiativa, ionización radiativa, dispersión elástica radiativa y excitación y desexcitación radiativa. El capítulo 3 trata sobre la captura radiativa. Ésta resulta ser, para determinados sistemas, el proceso dominante en altas energías de impacto. Se calculan espectros fotónicos de captura radiativa, considerando las transiciones entre distintas capas electrónicas, del proyectil y del blanco. Se compara la teoría con resultados experimentales, y se concluye que ciertas estructuras que aparecen en los experimentos se explican satisfactoriamente en términos de transiciones de estados excitados de proyectil. En la sección 3.9 comparamos resultados teóricos con experimentales utilizando distintas aproximaciones para describir blancos electromecánicos. Encontramos que existen grandes diferencias entre los distintos modelos a nivel de secciones eficaces diferenciales, aun cuando las secciones eficaces totales son similares. El capitulo 4 trata sobre los procesos radiativos directos. Se obtiene el elemento de matriz del bremsstrahlung electrónico en la aproximación eikonal simétrica. Se compara la dispersión elástica radiativa con los resultados experimentales correspondientes a protones sobre láminas de aluminio. Se encuentra un buen acuerdo con los experimentos y con resultados teóricos previos, para los espectros fotónicos. También se presentan secciones eficaces diferenciales y totales para los procesos de excitación y desexcitación radiativa. Se encuentra que el primero provee secciones eficaces pequeñas comparadas con las del proceso mecánico. El espectro asociado a la desexcitación produce la emisión continua alrededor de la línea característica, inducida por el paso del proyectil. Se muestran resultados de espectros, en donde se aprecia el llamado ensanchamiento por colisión.

Los microcuásares son sistemas de binarias de rayos x que pueden generar jets relativistas y que fueron descubiertos en nuestra Galaxia en la última década del sigle XX. Su nombre indica que junto con los cuásares son manifestaciones de la misma física pero en una escala muy diferente. Paralelamente a este descubrimiento, el instrumento EGRET a bordo del Observatorio Compton de Rayos Gamma, detectó 271 fuentes puntuales de rayos gamma de las cuales 170 no pudieron ser claramente identificadas con ningún objeto conocido. Esto marcó el comienzo del estudio de poblaciones de rayos gamma en nuestra Galaxia. En esta tesis se presentan modelos para la producción de rayos gamma en microcuáceres, con el objetivo de mostrar que pueden ser responsables de algunos subgrupos de fuentes EGRET no identificadas. Estos modelos son desarrollados para una variedad de escenarios posibles tomando en cuenta distintas combinaciones, i.e. agujeros negros o estrellas de neutrones como el objeto compacto, estrellas compañeras de baja y alta masa, así como también procesos de producción de rayos gamma leptónicos o hadrónicos. Los modelos de emisión de rayos gamma en microcuásares aquí presentados, pueden ser usados para explicar también obsrvaciones en fuentes conocidas detectadas en rangos de energías diferentes que las de EGRET. Se incluye al final, una situación de producción de rayos gamma alternativa en objetos compactos que no involucra a los microcuásares, estudiándose una fuente EGRET no identificada en particular, a la que proponemos como asociada a un pulsar magnetizado con acreción.

La presente Tesis de Doctorado tiene como objetivo realizar aportes en el estudio observacional de ciertos objetos que producen emisión no térmica y contribuir con nuevos datos para un mayor entendimiento de la conexión existente entre la radiación electromagnética a bajas y altas energías del espectro, lo que se conoce como radioondas y rayos gamma, respectivamente. Hemos estudiado, por un lado, objetos en emisión producidos por estrellas de alta velocidad. Estos objetos se producen gracias a la interacción de esas estrellas con el medio interestelar. Dado que estas fuentes han sido poco exploradas observacionalmente, hemos realizado búsquedas en imágenes públicas de telescopios infrarrojos, y generamos catálogos que las listan. Se conoce sólo uno de estos objetos con emisión en radio; por lo tanto, hemos analizado cuáles de los objetos podrían emitir radioondas para poder, a largo plazo, dedicar tiempo de observación en radiotelescopios y caracterizar la zona y tipo de emisión. Hemos obtenido horas de observación en el radiointerferómetro VLA, y mostramos los resultados. El segundo tipo de fuentes que estudiamos son sistemas generados por protoestrellas de gran masa. Se han reportado pocos casos de protoestrellas de gran masa con emisión térmica en la parte central y emisión no térmica en los radiolóbulos localizados en sus jets. Hemos analizado el caso de una protoestrella donde encontramos emisión en rayos X proveniente de uno de sus lóbulos, la cual pudo ser explicada por medio de emisión no térmica. Luego, hemos observado el sistema de otra protoestrella de gran masa para el cual generamos mapas de emisión en radio en frecuencias no observadas hasta el momento, con una calidad sin precedentes en la zona. Estos mapas y mapas complementarios aportarán información valiosa para los modelos teóricos de emisión en altas energías. Por último, hemos investigado la relación entre una fuente de rayos gamma extendida HESS y el supercúmulo Westerlund 2 y la región de hidrógeno ionizado circundante, RCW 49, a través de observaciones dedicadas en ondas centimétricas y datos infrarrojos.

Desde los primeros estudios realizados en radiofrecuencias en regiones de formación estelar, la emisión de jets de objetos estelares jóvenes (YSOs, por sus siglas en inglés) ha sido considerada exclusivamente de origen térmico. La presencia de una componente de emisión no térmica en jets protoestelares, constituye un descubrimiento reciente y, sin dudas excepcional, que implica la existencia de partículas con velocidades relativistas en interacción con campos magnéticos. Explicar la presencia de partículas relativistas en estos sistemas, requiere la acción de un mecanismo responsable de incrementar eficientemente su energía cinética.El principal objetivo de esta Tesis es profundizar en la investigación de este interesante tópico. Para ello se estudió la emisión continua en radio de dos YSOs con distinta masa: (1) La fuente triple en radio continuo en Serpens (masa intermedia), el primer YSO para el cual ha sido propuesta la presencia de emisión sincrotrón y que, morfológicamente, puede considerarse el prototipo de jet protoestelar no térmico; (2) El sistema HH 80-81 (alta masa), uno de los jets protoestelares más potentes conocidos, y el único (hasta el momento) en que se ha detectado emisión centimétrica linealmente polarizada, confirmando el origen sincrotrónico de la radiación. En ambos casos, se realizaron estudios para caracterizar la naturaleza de la emisión en radio en distintas regiones del jet. Los resultados fueron analizados en el contexto de aceleración de partículas, explorando los posibles escenarios en que éstas podrían ser aceleradas a energías relativistas, de manera eficiente.El estudio de estos objetos fue abordado en un amplio rango de longitudes de onda de radio, mediante el análisis de nuevos datos de alta sensitividad obtenidos con interferómetro Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) del National Radio Astronomy Observatory (NRAO).

En la caña de azúcar, la aplicación de fertilizante nitrogenado y el quemado de rastrojo post-cosecha son prácticas que liberan gases de efecto invernadero (GEI), perjudicando la sustentabilidad de la producción. Con el objetivo de determinar el efecto de dichas prácticas de manejo sobre las emisiones de dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O) y metano (CH4) durante el ciclo de cultivo y sobre los balances de carbono del suelo, se estableció un experimento a campo durante tres ciclos agrícolas consecutivos, utilizando la metodología de las cámaras estáticas. Los tratamientos evaluados fueron cuatro manejos en caña de azúcar: i) con quema del rastrojo y fertilización nitrogenada; ii) con quema del rastrojo sin fertilización nitrogenada iii) sin quema del rastrojo con fertilización nitrogenada; iv) sin quema del rastrojo sin fertilización nitrogenada; y un sistema de referencia: v) monte nativo. La caña de azúcar posee un balance positivo (secuestro) potencial de 2.03 t ha-1 de carbono, el cual es reducido debido a la quema del rastrojo y la no fertilización nitrogenada. La quema del rastrojo incrementó las emisiones de N2O cuando se aplicó fertilizante. La aplicación anual de urea en el tratamiento sin quema de rastrojo resultó en un factor de emisión promedio (en condiciones climáticas modales de esta área cañera) de 0,73%. Este factor fue menor que el factor propuesto por defecto (1%) por el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC). Las emisiones acumuladas de CH4 para los tratamientos con caña de azúcar no superaron los 1,2 kg de C-CH4 ha-1 año-1; mientras que para el tratamiento de monte nativo hubo capturas significativas y regulares de CH4 durante todos los ciclos agrícolas. Estrategias de mitigación como evitar la quema del rastrojo y/o disminuir la dosis de fertilización nitrogenada pueden reducir las emisiones totales de GEI de esta agroindustria en Tucumán.

En esta tesis se estudiaron catalizadores para la combustión catalítica de hollín generado por motores diesel. Estos catalizadores son necesarios para disminuir la temperatura a la cual el hollín se quema, y pueda ser posible su eliminación en el rango de temperaturas en las que normalmente opera un vehículo. El sistema reaccionante es complejo. Involucra dos fases sólidas, hollín y catalizador, y una fase gaseosa. Las fases involucradas deben estar en contacto para que la reacción de combustión catalítica se pueda llevar a cabo. Se evaluó el comportamiento catalítico de los óxidos de cerio, de magnesio y de lantano, prestando especial atención al óxido de cerio. Se estudiaron además catalizadores de metales alcalinos soportados sobre los óxidos mencionados. Se evaluaron diferentes cationes: sodio, potasio y cesio. Para el caso del sodio y del potasio se estudió el efecto que tiene la sal precursora. Se propuso un mecanismo de reacción heterogéneo para el caso en el que se emplea óxido de cerio como catalizador. Tomando este mecanismo como referencia, se propusieron además mecanismos para el caso en el que se ha empleado potasio como promotor partiendo de los diferentes precursores y también para las diferentes cargas metálicas obtenidas con nitrato de potasio. En todos los casos los resultados de las regresiones no lineales, como así también las simulaciones realizadas con los diferentes modelos fueron satisfactorias, pudiéndose simular incluso fenómenos no reportados hasta la fecha y que no pueden ser reproducidos por los modelos pseudohomogéneos del tipo ley de potencia.

El óxido nitroso (N2O) es un potente gas de efecto invernadero y es la principal sustancia responsable de la destrucción del ozono estratosférico. La mayor fuente antropogénica global de N2O son los suelos bajo producción agropecuaria. El objetivo general de esta tesis es caracterizar las emisiones antropogénicas de N2O de los suelos agrícolas de la región Pampeana, cuantificarlas, estudiar los factores que las controlan y analizar estrategias de mitigación. Para ello realicé tres estudios complementarios basados en un ensayo manipulativo a campo, en un ensayo mensurativo y en el uso del modelo de simulación DayCent considerando los cultivos de maíz, soja y trigo/soja y pastizales naturales. Los principales resultados encontrados son: i) las emisiones brutas de los cultivos de maíz, soja y trigo/soja son 2,61; 3,68 y 4,19 kg N-N2O ha-1 año-1 respectivamente, para las condiciones ambientales y culturales en la región Pampeana, ii) las emisiones no antropogénicas (provenientes de pastizales naturales) representan entre el 27 y el 56% de esas emisiones, iii) los momentos del año de mayor emisión de N2O son los periodos de primavera y otoño, cuando la absorción de nitrógeno de los cultivos es baja o nula y iv) el uso de cultivos de servicio en el periodo de barbecho del cultivo de soja como estrategia de mitigación es útil solamente si se utiliza avena (gramínea) y se los siembra antes de la cosecha del cultivo de soja. Esta tesis, además de contar con un análisis detallado de la variabilidad espacial y temporal de las emisiones de N2O en una región donde los datos son escasos, ofrece aproximaciones novedosas al estudio de los factores que controlan las emisiones de N2O del suelo, a la diferenciación entre emisiones antropogénicas y no-antropogénicas y al uso de cultivos de servicio como estratégicas de mitigación.