Programa de Pós-Graduação em Física

Q-balls e Q-shells compactas em um modelo de Skyrme-Faddeev Estendido do tipo CPN

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Q-balls e Q-shells compactas em um modelo de Skyrme-Faddeev Estendido do tipo CPN Colaço, Eduardo Luiz Neste trabalho, estudamos soluções do modelo estendido de Skyrme?Faddeev (ESF) com potencial não analítico. Trata-se de um modelo com N campos escalares complexos, definido no espaço projetivo complexo (CPN). Esse modelo constitui uma extensão, com termos quárticos, do conhecido modelo CPN, o qual, quando acoplado a um potencial não analítico, admite soluções compactas do tipo Q-ball e Q-shell. Com essa motivação, analisamos o modelo ESF e o efeito dos termos quárticos sobre as soluções, com relação ao modelo CPN. Utilizando o ansatz de Q-balls, obtivemos uma redução radial do modelo, da qual derivamos a equação de movimento correspondente. Também expressamos as cargas de Noether e a energia total do sistema, além de identificar um espaço de parâmetros, determinado pelas constantes de acoplamento dos termos quárticos, onde as soluções devem apresentar energia total finita. Obtivemos diversas soluções numéricas do tipo Q-ball e Q-shell compactas, recuperando, como casos particulares, as soluções do modelo CPN bem como encontrando configurações com perfis significativamente distintos. A partir da relação carga?energia, discutimos a estabilidade dessas soluções.; Abstract: In this work we study the solutions of an extended Skyrme-Faddeev (ESF) model with a non-analytic potential. It consists of a model with N complex scalar fields, defined in the complex projective space (CPN). This model is an extension, with quartic terms, of the well-known CPN model, which, when coupled to an non-analytical potential, admits compact Q-balls and Q-shells solutions. With this motivation, we analyze the ESF model and the effects of the quartic terms on the solutions, in relation to the CPN model. By employing the Q-ball ansatz, we obtain a radial reduction of the model, from which we derive the corresponding equation of motion. We also express the Noether charges and the total energy of the system, and identify a parameter space, determined by the coupling constants of the quartic terms, in which the solutions must have finite total energy. We obtain several numerical compact Q-ball and Q-shell solutions, recovering, as particular cases, the solutions of the CPN model, as well as finding configurations with significantly different profiles. From the charge?energy relation, we discuss the stability of these solutions. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2026.

Fases moduladas em sistemas com interações competitivas

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Fases moduladas em sistemas com interações competitivas Piccini, Pedro Ricardo Neste trabalho estudamos o comportamento de um modelo com múltiplos parâmetros para sistemas magnéticos modulados. Estudamos um modelo com spin-1 (±1, 0), com interações competitivas entre primeiros e segundos vizinhos (J1,J2), interação biquadrática entre primeiros vizinhos(K), sob a ação de campos magnético(H) e cristalino (D), em uma rede de Bethe, no limite de número de coordenação infinito. Obtivemos diversos diagramas de fase para diversos valores dos parâmetros envolvidos. O diagrama de fases obtido para K = 0, D = 0, H = 0 é muito semelhante ao do modelo de Yokoi, de Oliveira e Salinas, mas comprimido no eixo da temperatura. O diagrama de fases obtido para K=0, H=0, D ? 8 recai no do modelo de Yokoi, de Oliveira e Salinas. Diagramas obtidos para K < 0 distorcem o diagrama de fases progressivamente à medida que o valor de K se torna mais negativo, aumentando a estabilidade de algumas fases moduladas e gerando coestabilidade entre as fases para e ferromagnética. Diagramas obtidos para D < 0 também distorcem o diagrama de fases, gerando reentrância em algumas transições de fase. Estudamos em maiores detalhes o estado fundamental do modelo, observando como os diagramas de fase nesse estado são afetados pelas condições iniciais de magnetização. Obtivemos diagramas para diversas combinações de parâmetros, incluindo diagramas p - K, p - D, p - H, e diagramas H - K, H - D e K - D para diversos valores de p, onde p = J2/J1.; In this work, we study the behavior of a model with multiple parameters for modulated magnetic systems. We studied a spin-1 model (±1, 0), with competing interactions between first and second neighbors (J1, J2), biquadratic interaction between first neighbors (K), under the influence of magnetic (H) and crystal (D) fields, on a Bethe lattice in the infinite coordination limit. We obtained several phase diagrams for different values of the parameters involved. The phase diagram obtained for K = 0, D = 0, H = 0 is very similar to that of the Yokoi, de Oliveira, and Salinas model, but shortened on the temperature axis. The phase diagram obtained for K = 0, H = 0, D ? 8 returns to that of the Yokoi, de Oliveira, and Salinas model. Diagrams obtained for K<0 progressively distort the phase diagram as the value of K becomes more negative, increasing the stability of some modulated phases and generating co-stability between the ferromagnetic and paramagnetic phases. Diagrams obtained for D<0 also distort the phase diagram, generating reentrancy in some phase transitions. We studied the ground state of the model in greater detail, observing how the phase diagrams in this state are affected by the initial magnetization conditions. We obtained diagrams for various combinations of parameters, including p - K, p - D, p - H, and H - K, H - D, and K - D diagrams for various values of p, with p = J2/J1. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2025.

Traçando a evolução de galáxias próximas via síntese fotoespectral

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

Traçando a evolução de galáxias próximas via síntese fotoespectral Batista, Júlia Thainá Da Silva Cunha Esta tese apresenta o desenvolvimento, validação e aplicação de uma metodologia inovadora para derivar propriedades físicas de galáxias a partir de dados fotométricos multibanda dos levantamentos Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS) e Javalambre Photometric Local Universe Survey (J-PLUS). Primeiramente desenvolvemos uma pipeline robusta de pré-processamento, melhorando significativamente o sinal-ruído dos dados e permitindo análises até partes mais externas das galáxias. Posteriormente, introduzimos aprimoramentos no código de síntese espectral AlStar, que permite estimar simultaneamente propriedades estelares e nebulares. Implementamos um prior empírico que utiliza a largura equivalente combinada de Ha+[N II], que é medida de forma robusta no filtro estreito J-0660, para restringir a base de modelos nebulares. Esse prior quebra a degenerescência fundamental entre Ha e [N II], permitindo a obtenção das linhas separadamente e, portanto, diagnósticos nebulares muito mais úteis. Fizemos uma série de simulações que compararam os resultados do AlStar para fotometria sintética do S-PLUS (input) com ajustes espectrais do SDSS (output) para mais de 10000 galáxias. Obtivemos ótima concordância, com dispersões output - input menores que 0.2 dex para propriedades estelares (massas, idades, metalicidades e extinção) e entre 0.05 e 0.2 dex para as larguras equivalentes das linhas de emissão ([O II], Hß, [O III], Ha, [N II], [S II]). Obtivemos também bons resultados para razões de linhas log [N II] /Ha, log [O III]/Hß, log Ha/Hß e log [O III]/[O II], com dispersões dentro de 0.09 dex quando as linhas envolvi- das possuem largura equivalente W > 5 Å. Testes para diferentes redshifts (z = 0.02, 0.04 e 0.06) mostram que resultados para as propriedades estelares se mantiveram igualmente bons, enquanto a dispersão nas propriedades nebulares aumenta por apenas ~ 0.1 dex. Resultados para a galáxia NGC 1365 com cubos do S-PLUS confirmaram a robustez do método, produzindo mapas de linhas de emissão e propriedades estelares semelhantes aos derivados a partir de espectroscopia de campo integral do MUSE. A metodologia validada foi então aplicada a cubos de dados do J-PLUS para os grupos de galáxias M101 e M51. Obtivemos mapas de propriedades estelares e nebulares e correlações entre as propriedades para todas as galáxias dos grupos. Ambos os grupos mostram resultados consistentes com a literatura, exibindo efeito de downsizing e seguem a star-forming main sequence. O grupo M101 mostra-se dinamicamente jovem, com galáxias que preservam seus gradientes de formação inside-out, com formação estelar ainda ativa e generalizada, e não mostram sinais de quenching ambiental. Em contraste, o grupo M51 apresenta sinais de evolução mais avançada, com gradientes de idade e metalicidade mais planos, maior conteúdo de poeira e evidências de quenching ambiental em algumas galáxias. Essas diferenças refletem os distintos estágios dinâmicos dos dois grupos e ilustram o impacto do ambiente na evolução das galáxias, mesmo em sistemas de baixa massa. Os resultados obtidos nesta tese demonstram que a combinação S/J-PLUS + AlStar permite análises análogas às de espectroscopia de campo integral, possibilitando comparações robustas de grandes amostras de galáxias em diferentes ambientes.; Abstract: This thesis presents the development, validation, and application of an innovative methodology to derive the physical properties of galaxies from multiband photometric data obtained by the Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS) and the Javalambre Photometric Local Universe Survey (J-PLUS). We first developed a robust preprocessing pipeline that significantly improves the signal-to-noise ratio of the data, enabling analyses that extend to the outermost regions of galaxies. Subsequently, we introduced major improvements to the spectral synthesis code AlStar, which allows for the simultaneous estimation of stellar and nebular properties. An empirical prior was implemented based on the combined equivalent width of Ha+[N II], which is robustly measured in the narrow- band filter J-0660, to constrain the nebular base models. This prior breaks the fundamental degeneracy between Ha and [N II], allowing these lines to be recovered separately and thus enabling more reliable nebular diagnostics. We performed extensive simulations comparing AlStar results for synthetic S-PLUS photometry (output) with full spectral fitting results from the SDSS (input) for over 10000 galaxies. Excellent agreement was achieved, with output?input dispersions smaller than 0.2 dex for stellar properties (masses, ages, metallicities, and extinction) and between 0.05 and 0.2 dex for the equivalent widths of emission lines ([O II], Hß, [O III], Ha, [N II], [S II]). We also obtained good results for emission-line ratios, such as log [N II] /Ha, log [O III]/Hß, log Ha/Hß, and log [O III]/[O II], with dispersions within 0.09 dex for lines with equivalent width W > 5 Å. Tests at different redshifts (z = 0.02, 0.04, and 0.06) showed that stellar properties remain equally well recovered, while the dispersion in nebular properties increases by only ~0.1 dex. Results for the galaxy NGC 1365 based on S-PLUS data cubes confirmed the robustness of the method, producing emission-line and stellar property maps consistent with those obtained from MUSE integral field spectroscopy. The methodology was then applied to J-PLUS data cubes of galaxies in the M101 and M51 groups. We derived spatially resolved maps of stellar and nebular properties and explored correlations among them for all group members. Both groups show trends consistent with literature results, following the star-forming main sequence and exhibiting a clear downsizing effect. The M101 group appears dynamically young, with galaxies that preserve their inside-out formation gradients, maintain widespread star formation, and show no evidence of environmental quenching. In contrast, the M51 group shows signatures of more advanced evolution, with flatter age and metallicity gradients, higher dust content, and evidence of environmental quenching in some galaxies. These differences reflect the distinct dynamical stages of the two groups and illustrate the impact of environment on galaxy evolution, even in relatively low-mass systems. The results presented in this thesis demonstrate that the combination of S/J-PLUS multiband photometry with the AlStar code allows for analyses analogous to integral field spectroscopy, enabling robust comparisons of large galaxy samples in different environments. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2025.

Interacting active galactic nuclei: investigating a triple merger

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Interacting active galactic nuclei: investigating a triple merger Conod, Giovana O paradigma atual para a formação de galáxias é baseado em um modelo hierárquico, em que ao longo da história do Universo galáxias menores se fundiram em sucessivas interações até chegarem ao estado atual. Ao mesmo tempo, sabemos que a maior parte do crescimento dos buracos negros supermassivos (SMBH) que se encontram no núcleo das galáxias ocorreu antes de z = 1. Portanto, fusões de galáxias mais recentes do que isso necessariamente implicam na interação entre os SMBHs e, eventualmente, em sua fusão. O objetivo deste trabalho é compreender a fusão de buracos negros a partir da observação de sistemas em que estes ainda são entidades separadas e comparar essas observações com outros sistemas em interação, para tentar traçar um quadro mais geral, que sirva de vínculo para os modelos cosmológicos e de evolução de galáxias. Neste trabalho estudamos dados de espectroscopia de campo integral obtidos com o instrumento MUSE, instalado no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu Austral (ESO). Utilizamos dados do trio de galáxias em interação SDSSJ0849+1114, que possui três núcleos ativos confirmados por emissão de raio-X, e com distância projetada de ~ 3.5 kpc e ~ 5.3 kpc para os núcleos sul e norte, respectivamente, com relação ao núcleo principal. Utilizando o software IFSCube, fizemos os ajustes das linhas de emissão, e identificamos a presença de uma região de linhas estreitas estendida em todas as galáxias, com velocidades relativas entre ±150 km s -1 , que sugere que a interação está ocorrendo majoritariamente no plano do céu. A análise de emissão também mostrou uma região no centro do sistema cuja cinemática do gás necessita de uma segunda função gaussiana para ser corretamente ajustada; acreditamos ser devido ao feedback do AGN principal, cujas observações anteriores mostraram a presença de um jato de rádio na região, que estaria causando um outflow. A partir de uma análise da cinemática do sistema, nós conseguimos determinar uma possível órbita para as galáxias do sistema. As galáxias principal e sul parecem estar orbitando uma a outra rotacionando da direita para a esquerda, em um ângulo de aproximadamente 135? . A galáxia norte, entretanto, parece estar orbitando as outras duas perpendicularmente. Pelos rastros de gás deixados para trás, nós acreditamos que ela já tenha contornado as outras duas pelo menos uma vez. A análise das razões de linhas de emissão mostram que o processo de ionização do gás presente na galáxia não pode ser explicado apenas por formação estelar; ao redor dos três núcleos os diagramas BPT e WHAN sugerem que a fonte ionização do gás naquelas regiões se dá pela presença do AGN. Também vemos indícios de regiões de formação estelar próximas ao núcleo sul e ao longo do braço adjacente a ele. A análise de população estelar mostra que, em média, as estrelas do sistema são bastante velhas (> 1 Gyr), e com metalicidades um pouco menor do que a metalicidade do Sol.; Abstract: The current paradigm for galaxy formation is based on a hierarchical model, in which, throughout the history of the Universe, smaller galaxies merged through successive interactions until they reached their current state. At the same time, we know that most of the growth of supermassive black holes (SMBHs) at the cores of galaxies occurred before z=1. Therefore, galaxy mergers more recent than this necessarily imply interactions between SMBHs and, eventually, their merger. The goal of this work is to understand black hole mergers by observing systems in which they are still separate entities and to compare these observations with other interacting systems, attempting to draw a more general picture that serves as a link for cosmological and galaxy evolution models. In this work, we study integral-field spectroscopy data obtained with the MUSE instrument, installed on the Very Large Telescope (VLT) of the European Southern Observatory (ESO). We used data from the interacting galaxy trio SDSSJ0849+1114, which has three active nuclei confirmed by X-ray emission, and with projected distances of ~ 3.5 kpc and ~ 5.3 kpc for the southern and northern nuclei, respectively, relative to the main nucleus. Using IFSCube software, we fitted the emission lines and identified the presence of a region of narrow lines extended across all galaxies, with relative velocities between ±150 km s -1 , suggesting that the interaction is occurring primarily in the plane of the sky. The emission analysis also revealed a region at the center of the system whose gas kinematics require a second Gaussian function to fit correctly; we believe this is due to feedback from the main AGN, whose previous observations showed the presence of a radio jet in the region, causing an outflow. From an analysis of the system?s kinematics, we were able to determine a possible orbit for the galaxies in the system. The main and southern galaxies appear to be orbiting each other, rotating from right to left, at an angle of approximately 135? . The northern galaxy, however, appears to be orbiting the other two at right angles. From the gas trails it leaves behind, we believe it has already circled the other two at least once. Analysis of the emission line ratios shows that the ionization process of the gas present in the galaxy cannot be explained solely by star formation; around the three cores, the BPT and WHAN diagrams suggest that the source of gas ionization in those regions is the presence of AGN. We also see evidence of star-forming regions near the southern core and along the adjacent arm. Analysis of the stellar population shows that, on average, the stars in the system are quite old (> 1 Gyr) and with metallicities slightly below that of the Sun. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2026.