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Nouveaux aperçus sur les propriétés des poussières à partir des données Planck en intensité et polarisation
No full textInterstellar dust is a key component of the interstellar medium (ISM). Not only does it play an important role in thephysics and chemistry of the ISM, but its thermal emission can be used to trace the gas column density, and itspolarization angle to trace the magnetic field orientation projected on the plane of the sky.Different dust models have been built to reproduce the main dust observables: extinction curve and albedo, spectralenergy distribution (SED) from the near-infrared to the microwave continuum, polarization in extinction and emission,within cosmic elemental abundance constraints. Our understanding of interstellar dust is, however, still incomplete;among other things, we do not fully understand the local variations in the emission and extinction properties of dust.The variation of the dust far-infrared opacity from the diffuse ISM to molecular clouds is well established, and modelshave been proposed. With the Planck submillimeter survey we have, for the first time, a multi-wavelength, all-sky mapof dust emission allowing for a precise measure of dust temperature, and therefore of dust opacity variations in thediffuse ISM.This thesis, based on the comparison of Planck data with extinction measures toward stars and QSOs, makes use of bothdust models and data analysis to constrain the dust optical properties and evolution within the diffuse ISM, and toimprove our understanding on the interplay between grain alignment and dust optical properties in the emission ofpolarized thermal radiation.The first half of the thesis focuses on the total emission of dust in the diffuse ISM. The variations in the ratio of dustemission to extinction is used to constrain the variations of the dust optical properties. We fit the 20 SEDs normalizedper unit extinction of Planck intermediate results XXIX with three dust models (Draine & Li 2007, Compiegne et al2011, Jones et al 2013). The best agreement between model and observations is obtained for the model with the moreemissive grains (Jones 2013), with optical properties derived from recent laboratory data on silicates and amorphouscarbons. We develop a new estimator of the radiation field intensity G0, which combines the dust SED and theextinction on the same line of sight. We show that this new estimator is less biased than the one obtained through thefitting of the dust SED. With their fixed optical properties, none of the models can simultaneously reproduce thevariations of G0 and of the shape of the SED. With our new estimator of G0, we demonstrate that the variations in thedust optical properties and in the radiation field intensity give similar contributions to the scatter observed in the dustSED per unit extinction in the diffuse ISM.The second half of the thesis focuses on polarized dust extinction and emission in molecular clouds. By confrontingPlanck and stellar observations to a dust model, we attempt to disentangle the effects of variations in the dust opticalproperties from the effects of variations in the grain alignment. We find a correlation between the ratio of polarizedemission to polarized extinction, RP/p = P353/pv, and the wavelength of maximum polarization in extinction, λmax, whichtraces the typical size of the aligned grains. Using a new dust model for polarization based on Planck data, we show thatthe variation of the minimal size of aligned grains can reproduce the observed correlation, without any need for achange in the size distribution or in the optical properties of grains. This scenario is also compatible with the drop of thefractions of polarization with λmax. Alternative models cannot however be ruled out.Les poussières interstellaires sont une composante clé du milieu interstellaire (MIS). Elles jouent non seulement un rôleimportant dans la physique et la chimie du MIS, mais elles servent également de traceur, du gaz via leur émissionthermique, et du champ magnétique interstellaire via la polarisation de cette émission.De nombreux modèles de poussières reproduisent les principales observables sur les poussières (la courbe d'extinction,la distribution spectrale d'énergie (SED), la polarisation en extinction et en émission), tout en respectant les abundancecosmiques élémentaires. Notre compréhension des poussières reste cependant toujours incomplète, en particulier surl'origine physique des variations de l'extinction et de l'émission des poussières dans le MIS. Le changement d'opacitédes poussières entre le milieu diffus et les nuages moléculaires est bien établi, et des modèles physiques d'interprétationont été proposés. Avec ses cartes de l'émission submillimétrique de tout le ciel à plusieurs longueurs d'onde, le surveysubmillimétrique de Planck nous permet pour la première fois de mesurer la température des poussières, et d'étudierainsi les variations d'opacité des poussières dans le milieu diffus.Cette thèse, basée sur une comparaison des données Planck avec des mesures en extinction en direction d'étoiles et dequasars, combine modélisation et analyse de données, afin de contraindre les variations des propriétés optiques despoussières dans le MIS diffus, et d'estimer les contributions respectives de l'alignement et de l'évolution des poussières àleur émission polarisée.La première partie de la thèse se focalise sur l'émission non polarisée des poussières dans le MIS diffus. L'étude desvariations de l'émission par unité d'extinction permet de contraindre les variations des propriétées optiques despoussières. Nous fittons les 20 SEDs normalisées en extinction de Planck Intermediate Results XXIX à l'aide de troismodèles de poussière (Draine & Li 2007, Compiegne et al 2011, Jones etal 2013). Le meilleur accord entre modèle etobservations est obtenu pour le modèle utilisant les grains plus émissifs (Jones 2013), dont les propriétés optiques sontbasées sur des données de laboratoires portant sur les silicates et carbones amorphes. En combinant la mesure del'extinction et de la SED sur la même ligne de visée, nous obtenons un nouvel estimateur de l'intensité du rayonnementinterstellaire G0,, qui s'avère moins biaisé que celui obtenu par un fit de la SED. Aucun des modèles n'arrive àreproduire simultanément les variations de G0 et de la SED à propriétés optiques des poussières fixes. A l'aide de notreestimateur, nous démontrons que la variation des propriétées optiques et de l'intensité du rayonnement interstellaire ontdes contributions semblables aux variations observées des SED dans le MIS diffus.La seconde partie de la thèse se focalise sur l'extinction et l'émission polarisées dans les nuages moléculaires. Enconfrontant des données Planck et des observations stellaires à un modèle de poussières, nous tentons de séparer leseffets dûs aux variations de l'alignement des poussières des effets dûs aux variations de leurs propriétés optiques. Noustrouvons une corrélation entre le rapport de la polarisation en émission à la polarisation en extinction, RP/p = P353/pv, et lalongueur d'onde de polarisation maximale en extinction, λmax, qui trace la taille typique des grains alignés. A l'aide d'unnouveau modèle de poussières basé sur les données Planck, nous démontrons que la variation de la taille minimale desgrains alignés suffit à elle seule à reproduire la corrélation observée, sans avoir à modifier ni la distribution en taille niles propriétés optiques des poussières, et qu'elle est de plus compatible avec la chute observée des fractions depolarisation avec λmax. D'autres interprétations ne sont cependant pas exclues
Nouveaux aperçus sur les propriétés des poussières à partir des données Planck en intensité et polarisation
Full text linkInterstellar dust is a key component of the interstellar medium (ISM). Not only does it play an important role in thephysics and chemistry of the ISM, but its thermal emission can be used to trace the gas column density, and itspolarization angle to trace the magnetic field orientation projected on the plane of the sky.Different dust models have been built to reproduce the main dust observables: extinction curve and albedo, spectralenergy distribution (SED) from the near-infrared to the microwave continuum, polarization in extinction and emission,within cosmic elemental abundance constraints. Our understanding of interstellar dust is, however, still incomplete;among other things, we do not fully understand the local variations in the emission and extinction properties of dust.The variation of the dust far-infrared opacity from the diffuse ISM to molecular clouds is well established, and modelshave been proposed. With the Planck submillimeter survey we have, for the first time, a multi-wavelength, all-sky mapof dust emission allowing for a precise measure of dust temperature, and therefore of dust opacity variations in thediffuse ISM.This thesis, based on the comparison of Planck data with extinction measures toward stars and QSOs, makes use of bothdust models and data analysis to constrain the dust optical properties and evolution within the diffuse ISM, and toimprove our understanding on the interplay between grain alignment and dust optical properties in the emission ofpolarized thermal radiation.The first half of the thesis focuses on the total emission of dust in the diffuse ISM. The variations in the ratio of dustemission to extinction is used to constrain the variations of the dust optical properties. We fit the 20 SEDs normalizedper unit extinction of Planck intermediate results XXIX with three dust models (Draine & Li 2007, Compiegne et al2011, Jones et al 2013). The best agreement between model and observations is obtained for the model with the moreemissive grains (Jones 2013), with optical properties derived from recent laboratory data on silicates and amorphouscarbons. We develop a new estimator of the radiation field intensity G0, which combines the dust SED and theextinction on the same line of sight. We show that this new estimator is less biased than the one obtained through thefitting of the dust SED. With their fixed optical properties, none of the models can simultaneously reproduce thevariations of G0 and of the shape of the SED. With our new estimator of G0, we demonstrate that the variations in thedust optical properties and in the radiation field intensity give similar contributions to the scatter observed in the dustSED per unit extinction in the diffuse ISM.The second half of the thesis focuses on polarized dust extinction and emission in molecular clouds. By confrontingPlanck and stellar observations to a dust model, we attempt to disentangle the effects of variations in the dust opticalproperties from the effects of variations in the grain alignment. We find a correlation between the ratio of polarizedemission to polarized extinction, RP/p = P353/pv, and the wavelength of maximum polarization in extinction, λmax, whichtraces the typical size of the aligned grains. Using a new dust model for polarization based on Planck data, we show thatthe variation of the minimal size of aligned grains can reproduce the observed correlation, without any need for achange in the size distribution or in the optical properties of grains. This scenario is also compatible with the drop of thefractions of polarization with λmax. Alternative models cannot however be ruled out.Les poussières interstellaires sont une composante clé du milieu interstellaire (MIS). Elles jouent non seulement un rôleimportant dans la physique et la chimie du MIS, mais elles servent également de traceur, du gaz via leur émissionthermique, et du champ magnétique interstellaire via la polarisation de cette émission.De nombreux modèles de poussières reproduisent les principales observables sur les poussières (la courbe d'extinction,la distribution spectrale d'énergie (SED), la polarisation en extinction et en émission), tout en respectant les abundancecosmiques élémentaires. Notre compréhension des poussières reste cependant toujours incomplète, en particulier surl'origine physique des variations de l'extinction et de l'émission des poussières dans le MIS. Le changement d'opacitédes poussières entre le milieu diffus et les nuages moléculaires est bien établi, et des modèles physiques d'interprétationont été proposés. Avec ses cartes de l'émission submillimétrique de tout le ciel à plusieurs longueurs d'onde, le surveysubmillimétrique de Planck nous permet pour la première fois de mesurer la température des poussières, et d'étudierainsi les variations d'opacité des poussières dans le milieu diffus.Cette thèse, basée sur une comparaison des données Planck avec des mesures en extinction en direction d'étoiles et dequasars, combine modélisation et analyse de données, afin de contraindre les variations des propriétés optiques despoussières dans le MIS diffus, et d'estimer les contributions respectives de l'alignement et de l'évolution des poussières àleur émission polarisée.La première partie de la thèse se focalise sur l'émission non polarisée des poussières dans le MIS diffus. L'étude desvariations de l'émission par unité d'extinction permet de contraindre les variations des propriétées optiques despoussières. Nous fittons les 20 SEDs normalisées en extinction de Planck Intermediate Results XXIX à l'aide de troismodèles de poussière (Draine & Li 2007, Compiegne et al 2011, Jones etal 2013). Le meilleur accord entre modèle etobservations est obtenu pour le modèle utilisant les grains plus émissifs (Jones 2013), dont les propriétés optiques sontbasées sur des données de laboratoires portant sur les silicates et carbones amorphes. En combinant la mesure del'extinction et de la SED sur la même ligne de visée, nous obtenons un nouvel estimateur de l'intensité du rayonnementinterstellaire G0,, qui s'avère moins biaisé que celui obtenu par un fit de la SED. Aucun des modèles n'arrive àreproduire simultanément les variations de G0 et de la SED à propriétés optiques des poussières fixes. A l'aide de notreestimateur, nous démontrons que la variation des propriétées optiques et de l'intensité du rayonnement interstellaire ontdes contributions semblables aux variations observées des SED dans le MIS diffus.La seconde partie de la thèse se focalise sur l'extinction et l'émission polarisées dans les nuages moléculaires. Enconfrontant des données Planck et des observations stellaires à un modèle de poussières, nous tentons de séparer leseffets dûs aux variations de l'alignement des poussières des effets dûs aux variations de leurs propriétés optiques. Noustrouvons une corrélation entre le rapport de la polarisation en émission à la polarisation en extinction, RP/p = P353/pv, et lalongueur d'onde de polarisation maximale en extinction, λmax, qui trace la taille typique des grains alignés. A l'aide d'unnouveau modèle de poussières basé sur les données Planck, nous démontrons que la variation de la taille minimale desgrains alignés suffit à elle seule à reproduire la corrélation observée, sans avoir à modifier ni la distribution en taille niles propriétés optiques des poussières, et qu'elle est de plus compatible avec la chute observée des fractions depolarisation avec λmax. D'autres interprétations ne sont cependant pas exclues
Modeling the photo-processing of interstellar dust
No full text1 Introduzione
Lo studio del mezzo interstellare (MIS) è essenziale alla comprensione dell'Universo in cui viviamo, date le continue interazioni tra esso, le stelle e i campi magnetici Galattici. In prima approssimazione, il MIS può essere suddiviso in più fasi, contraddistinte dalla loro densità, temperatura e dal loro stato di ionizzazione. La parte neutra del MIS può essere suddivisa in una parte diffusa, composta soprattutto di idrogeno atomico, e nubi di idrogeno molecolare che a seconda che siano più o meno opache sono dette "nubi traslucide" o "nubi oscure".
Circa l'1% in massa del mezzo interstellare è costituito da polveri, che giocano un ruolo molto importante nella fisica e nella chimica del mezzo interstellare. Le polveri sono molto importanti anche per le osservazioni, dato che sono mescolate al gas e emettono nell'infrarosso. Ad esempio, dall'intensità emessa dalle polveri nell'infrarosso si può calcolare la massa delle nubi molecolari di idrogeno di cui fanno parte, dato che l'idrogeno molecolare è difficile da rilevare. Putroppo le proprietà ottiche della polvere interstellare variano di zona in zona, e per poter risalire dalle osservazioni alle caratteristiche dell'ambiente in cui si troa la polvere è necessario comprenderle meglio. Nuove osservazioni da osservatori spaziali come Planck stanno permettendo di osservare l'Universo nel lontano infrarosso (Far Infrared o FIR), dove è una parte importante dell'emissione della polvere; per comprendere queste ossrvazioni occorrono anche nuovi modelli.
Lo scopo della tesi è costruire un modello che sia coerente con le osservazioni della polvere nel MIS diffuso e dove i risultati osservativi siano spiegati in base a variazioni della composizione chimica della polvere, causati dalle radiazioni UV. Una seconda parte della tesi esamina il problema complesso di applicare un modello simile alla polvere delle nubi traslucide, dove i risultati sono complicati dal fatto di dipndere dalla struttura della nube, che influenza l'estinzione della radiazione interstellare al suo interno.
Le caratteristiche note della polvere interstellare sono state ricostruite nel corso del tempo a partire da osservazioni. La luce delle stelle e delle altre sorgenti astronomiche che osservaimo sono in genre parzialmente estinte dalla polvere interstellare che attraversano. Quest estinzione è dovuta a una combinazione di diffusione e assorbimento. L'andamento dell'estinzione in funzione della lunghezza d'onda è detto "curva di estinzione" e fornisce molte informazioni sulla composizione e sulla distribuzione in taglia dei granelli di polvere interstellare. L'estinzione è importante soprattutto nell'UV, nel visibile e nell'infrarosso vicino (Near Infrared o NIR). La polvere riemette l'energia assorbita a lunghezze d'onda comprese tra il NIR e il FIR. L'endamento dell'emissione in funzione della lunghezza d'onda è detto "curva di emissione" e fornisce anch'esso molte inforamzioni sulla polvere interstellare.
Grazie allo studio delle curve di emissione e di estinzione, oggi sappiamo che esistono tre tipi fondamentali di granelli di polvere interstellare. I granelli "grossi" (Big Grains o BG: circa 0.1 micron) dominano l'assorbimento nel visibile e nell'IR; possono essere composti di carbonio o di silicati; sono in equilibrio termico con la radiazione interstellare a temperature di 10-20 K ed emettono a lunghezze d'onda superiori a 100 micron. I granelli molto piccoli (Very Small Grain o VSG: 0.01 micron o meno) sono di carbonio ed assorbono molto nell'UV e sono così piccoli che i fotoni che ricevono li scaldano oltre la temperatura di equilibrio, quindi emettono tra 20 e 100 micron circa. Molecole di idrocarburi aromatici (Policyclic Aromatic Hydrocarbons o PAH), anche loro assorbenti nell'ultravioletto, sono così piccole che emettono in forma di bande nel NIR (fra 3 e 15 micron circa) anziché come un continuo.
2 Il nostro modello di granelli
Si ritiene che i granelli di carbonio nella polvere interstellare siano composti di carbonio amorfo idrogenato. Questo ha proprietà ottiche che dipendono dal suo contenuto di idrogeno. La polvere interstellare, salvo all'interno delle nubi più scure, è illuminata da radiazione UV che fa perdere idrogeno al carbonio amorfo idrogenato, trasfromandolo da un materiale ricco di idrogeno (alifatico) a uno povero di idrogeno (aromatico). Quindi è previsto che, nella polvere interstellare, i granelli a base di carbonio cambino proprietà ottiche nel corso del tempo e a seconda delle condizioni ambientali.
Recentemente è stato sviluppato un modello delle proprietà ottiche del carbonio amorfo idrogenato, chiamato optEC(s), che riassume i dati sperimentali raccolti finora su questo materiale e permtte di calcolare la variazione delle proprietà ottiche a seconda del contenuto d'idrogeno.
Abbiamo costruito un modello di polvere interstellare dove i VSG e i BG di carbonio sono composti di materiali optEC(s). In questo modello, i granelli di carbonio più piccoli sono composti di materiale aromatico, mentre i granelli più grossi hanno un nucleo alifatico e un guscio aromatico, perché gli UV non riesce a penetrare all'interno.
L'emissione e l'estinzione per il nostro modello sono state calcolate con il programma DUSTEM, sviluppato a questo proposito dall'IAS di Orsay e dall'IRAP di Tolosa. Il programma dà la possibilità di calcolare l'estinzione e l'emissione per granelli di molte forme e strutture diverse, inclusi granelli irregolari che possono essere costruiti con il metodo DDA (Discrete Dipole Approximation).
3 Modello del MIS diffuso
Lo studio dell'emissione FIR della polvere nelMIS diffuso ha rivelato che le variazioni di questa emissione in parti diverse del cielo non si possono spiegare solo con cambiamenti della distribuzione in taglia dei granelli o con fluttuazioni nell'intensità della radiazione che scalda i granelli; è necessario che le proprietà ottiche della polvere cambino di zona in zona.
Abbiamo costruito un modello di polvere interstellare dove i granelli a base di carbonio sono costituiti in parte di materiali optEC(s) alifatici e in parte di materiali optEC(s) aromatici (vedi sezione precedente). Abbiamo constatato che, al variare del contenuto di idrogeno dei materiali aromatici, le proprietà della polvere cambiavano: quando il materiale contiene meno idrogeno la polvere diventa più fredda e aumenta la sua emissione a 350 micron. La quantità di idrogeno nel materiale alifatico, invece, non aveva influenza sulle proprietà ottiche.
Abbiamo preso dei dati osservativi pubblicati recentemente dalla missione Planck per confrontarli con i risultati del nostro modello. Variando l'idrogenazione del materiale aromatico e l'intensità della radiazione interstellare è stato possibile riprodurre tutti i dati osservativi. Abbiamo concluso che i dati osservativi sul MIS diffuso sono consistenti con un modello dove le proprietà ottiche della polvere cambiano a causa dell'evoluzione del carbonio causata dagli UV.
4 Modello per le nubi traslucide
Nelle nubi traslucide e scure il problema della modellizzazione è molto più complicato: da un lato la nube estingue la radiazione interstellare in un modo che dipende dalla sua geometria e struttura interna; dall'altro le proprietà ottiche della polvere cambiano all'interno della nube in maniera non ancora del tutto compresa. Separare questi due effetti è estremamente complicato a richiede di conoscere a fondo le caratteristiche della nube. Una delle cose che sappiamo è che all'interno di queste nubi la polvere è più fredda di quanto ci si aspetti solo dall'estinzione della radiazione interstellare; una delle spiegazioni più usate è che i granelli formano aggregatiirregolari che hanno un'emissività migliore e che hanno bidogno di temperature più basse per irradiare tutta l'energia che assorbono.
Abbiamo usato i dati Planck sulle osservazioni FIR di sette stelle nella nube traslucida de Camaleonte, perché le loro curve di estinzione sono state studiate a fondo nei decenni passati e in futuro saranno i soggetti ideali per modelli che cerchino di riprodurre contemporaneamente l'emissione e l'estinzione della polvere.
Abbiamo scelto un modello di nube semplice, a geometria cilindrica, e abbiamo scelto diversi modelli di trasferimento radiativo per calcolare l'intensità della radiazione interstellare all'interno della nube; in particolare, abbiamo usato sia modelli comprendenti scattering che modelli che non lo comprendevano: questi ultimi non sono realistici, ma volevamo vedere se la differnza era forte o no. Per ogni modello di trasferimento di radiazione, abbiamo calcolato l'emissione prevista per due diversi modelli di polvere all'interno della nube. Un modello è uguale al modello per il MIS diffuso; nell'altro modello una parte dei VSG e dei PAH si attacca alla superficie dei BG (sia quelli di carbonio che quelli di silicati): questo è una possibile conseguenza della maggiore densità del MIS nelle nubi traslucide e oscure. Abbiamo modellizzato questo accrescimento in due modi diversi, entrambi molto schematici: un caso in cui l'aqccrescimento è uniforme sulla superficie e uno in cui tutti i VSG e PAH coagulano in un solo pezzo su un lato del BG.
Lo scopo di questo non era di trovare un modello che spiegasse le osservazioni delle nubi traslucide: questo perchè i modelli che abbiano usato contengono molte assunzioni che non sono necessariamente vere per le nubi del Camaleonte. Ad esempio, è noto che molte nubi traslucide sono composte di vari "grumi" più densi all'interno di gas meno denso: in una nube del genere il trasferimento radiativo, e quindi l'intensità di radiazione all'interno, è molto diverso da quello per una nube a simmetria cilindrica. Il vero scopo di questa parte di tesi è di comprendere come modelli facenti assunzioni diverse portino a risultati diversi, per guidarci nello sviluppo di modelli futuri.
In questo lavoro abbiamo capito meglio l'effetto dello scattering sul trasferimento radiativo: lo scattering causa un'illuminazione diffusa all'interno dela nube che aumenta la radiazione disponibile e aumenta la temperatura della polvere. Inoltre, abbiamo constatato che – nelle assunzioni da noi effettuate – l'effetto principale della coagulazione di VSG e PAH sui BG è di aumentarne l'emissione lasciando più o meno invariata la temperatura.
5 Limiti del modello e lavoro futuro
Il modello per il MIS diffuso arriva a spiegare le fluttuazioni osservate nel FIR, ma produce una curva d'estinzione troppo forte nel NIR e troppo debole nel visibile.
Il modello per la nube traslucida naturalmente non arriva a riprodurre i dati osservativi se non per caso; modelli futuri dovranno usare una nube con una struttura più rappresentativa del MIS studiato e modelli di trasferiento radiativo comprendente scattering.
Modelli futuri per le nubi traslucide e scure dovranno anche esplorare tipi differenti di evoluzione della polvere, come la formazione di granelli irregolari e porosi, o l'accrescimento di carbonio in fase gassosa sia sui BG che sui VSG
New insights on dust properties from Planck intensity and polarization data
No full textLes poussières interstellaires sont une composante clé du milieu interstellaire (MIS). Elles jouent non seulement un rôleimportant dans la physique et la chimie du MIS, mais elles servent également de traceur, du gaz via leur émissionthermique, et du champ magnétique interstellaire via la polarisation de cette émission.De nombreux modèles de poussières reproduisent les principales observables sur les poussières (la courbe d'extinction,la distribution spectrale d'énergie (SED), la polarisation en extinction et en émission), tout en respectant les abundancecosmiques élémentaires. Notre compréhension des poussières reste cependant toujours incomplète, en particulier surl'origine physique des variations de l'extinction et de l'émission des poussières dans le MIS. Le changement d'opacitédes poussières entre le milieu diffus et les nuages moléculaires est bien établi, et des modèles physiques d'interprétationont été proposés. Avec ses cartes de l'émission submillimétrique de tout le ciel à plusieurs longueurs d'onde, le surveysubmillimétrique de Planck nous permet pour la première fois de mesurer la température des poussières, et d'étudierainsi les variations d'opacité des poussières dans le milieu diffus.Cette thèse, basée sur une comparaison des données Planck avec des mesures en extinction en direction d'étoiles et dequasars, combine modélisation et analyse de données, afin de contraindre les variations des propriétés optiques despoussières dans le MIS diffus, et d'estimer les contributions respectives de l'alignement et de l'évolution des poussières àleur émission polarisée.La première partie de la thèse se focalise sur l'émission non polarisée des poussières dans le MIS diffus. L'étude desvariations de l'émission par unité d'extinction permet de contraindre les variations des propriétées optiques despoussières. Nous fittons les 20 SEDs normalisées en extinction de Planck Intermediate Results XXIX à l'aide de troismodèles de poussière (Draine & Li 2007, Compiegne et al 2011, Jones etal 2013). Le meilleur accord entre modèle etobservations est obtenu pour le modèle utilisant les grains plus émissifs (Jones 2013), dont les propriétés optiques sontbasées sur des données de laboratoires portant sur les silicates et carbones amorphes. En combinant la mesure del'extinction et de la SED sur la même ligne de visée, nous obtenons un nouvel estimateur de l'intensité du rayonnementinterstellaire G0,, qui s'avère moins biaisé que celui obtenu par un fit de la SED. Aucun des modèles n'arrive àreproduire simultanément les variations de G0 et de la SED à propriétés optiques des poussières fixes. A l'aide de notreestimateur, nous démontrons que la variation des propriétées optiques et de l'intensité du rayonnement interstellaire ontdes contributions semblables aux variations observées des SED dans le MIS diffus.La seconde partie de la thèse se focalise sur l'extinction et l'émission polarisées dans les nuages moléculaires. Enconfrontant des données Planck et des observations stellaires à un modèle de poussières, nous tentons de séparer leseffets dûs aux variations de l'alignement des poussières des effets dûs aux variations de leurs propriétés optiques. Noustrouvons une corrélation entre le rapport de la polarisation en émission à la polarisation en extinction, RP/p = P353/pv, et lalongueur d'onde de polarisation maximale en extinction, λmax, qui trace la taille typique des grains alignés. A l'aide d'unnouveau modèle de poussières basé sur les données Planck, nous démontrons que la variation de la taille minimale desgrains alignés suffit à elle seule à reproduire la corrélation observée, sans avoir à modifier ni la distribution en taille niles propriétés optiques des poussières, et qu'elle est de plus compatible avec la chute observée des fractions depolarisation avec λmax. D'autres interprétations ne sont cependant pas exclues.Interstellar dust is a key component of the interstellar medium (ISM). Not only does it play an important role in thephysics and chemistry of the ISM, but its thermal emission can be used to trace the gas column density, and itspolarization angle to trace the magnetic field orientation projected on the plane of the sky.Different dust models have been built to reproduce the main dust observables: extinction curve and albedo, spectralenergy distribution (SED) from the near-infrared to the microwave continuum, polarization in extinction and emission,within cosmic elemental abundance constraints. Our understanding of interstellar dust is, however, still incomplete;among other things, we do not fully understand the local variations in the emission and extinction properties of dust.The variation of the dust far-infrared opacity from the diffuse ISM to molecular clouds is well established, and modelshave been proposed. With the Planck submillimeter survey we have, for the first time, a multi-wavelength, all-sky mapof dust emission allowing for a precise measure of dust temperature, and therefore of dust opacity variations in thediffuse ISM.This thesis, based on the comparison of Planck data with extinction measures toward stars and QSOs, makes use of bothdust models and data analysis to constrain the dust optical properties and evolution within the diffuse ISM, and toimprove our understanding on the interplay between grain alignment and dust optical properties in the emission ofpolarized thermal radiation.The first half of the thesis focuses on the total emission of dust in the diffuse ISM. The variations in the ratio of dustemission to extinction is used to constrain the variations of the dust optical properties. We fit the 20 SEDs normalizedper unit extinction of Planck intermediate results XXIX with three dust models (Draine & Li 2007, Compiegne et al2011, Jones et al 2013). The best agreement between model and observations is obtained for the model with the moreemissive grains (Jones 2013), with optical properties derived from recent laboratory data on silicates and amorphouscarbons. We develop a new estimator of the radiation field intensity G0, which combines the dust SED and theextinction on the same line of sight. We show that this new estimator is less biased than the one obtained through thefitting of the dust SED. With their fixed optical properties, none of the models can simultaneously reproduce thevariations of G0 and of the shape of the SED. With our new estimator of G0, we demonstrate that the variations in thedust optical properties and in the radiation field intensity give similar contributions to the scatter observed in the dustSED per unit extinction in the diffuse ISM.The second half of the thesis focuses on polarized dust extinction and emission in molecular clouds. By confrontingPlanck and stellar observations to a dust model, we attempt to disentangle the effects of variations in the dust opticalproperties from the effects of variations in the grain alignment. We find a correlation between the ratio of polarizedemission to polarized extinction, RP/p = P353/pv, and the wavelength of maximum polarization in extinction, λmax, whichtraces the typical size of the aligned grains. Using a new dust model for polarization based on Planck data, we show thatthe variation of the minimal size of aligned grains can reproduce the observed correlation, without any need for achange in the size distribution or in the optical properties of grains. This scenario is also compatible with the drop of thefractions of polarization with λmax. Alternative models cannot however be ruled out
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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