doctoralThesis
Investigando a rotação, o magnetismo e as abundâncias químicas de estrelas do tipo solar através de modelos de evolução e espectroscopia: da pré-sequência principal à gigante vermelha
Registro en:
GONÇALVES, Bernardo Forton Odlavson. Investigando a rotação, o magnetismo e as abundâncias químicas de estrelas do tipo solar através de modelos de evolução e espectroscopia: da pré-sequência principal à gigante vermelha. Orientador: Matthieu Sébastien Castro. 2023. 137f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
Autor
Gonçalves, Bernardo Forton Odlavson
Resumen
The study of the rotational evolution of the Sun and solar-type stars is undoubtedly one of the fields of stellar astrophysics in major evidence today. There are numerous
issues still far from being fully understood, which makes research in this field intense and
dynamic. Among these issues is the understanding of the phenomena that influence the
angular momentum of stars during their formation, still in the Pre-Main Sequence phase;
the understanding of the mechanisms that act in the stellar interiors throughout evolution,
which end up determining, for example, the rotation profile of a solid body observed on the
Sun; or which transport mechanisms act in evolved stars, which undergo profound changes
in their structure, and manifest peculiar phenomena such as lithium enrichment and alterations in many chemical abundances. In all cases, we know that stellar magnetism plays a
prominent role, although it is still far from being fully understood. In this thesis, we use
models computed with the Toulouse-Geneva Stellar Evolution Code (TGEC) to study the
rotational evolution of four samples of solar-type stars, in addition to revisiting studies with
analogous stars from open clusters. In our analysis, we used two different magnetic brake
prescriptions, which simulate the loss of angular momentum due to stellar winds. Additionally, we also studied a sample of giant solar-type stars that are lithium-rich, investigating
the possible relationship of the enrichment with the magnetic character of some of these
stars. As far as main sequence stars are concerned, we found some convergences and discrepancies between our models and the stellar samples studied. We found that the sample
with seismological data, composed of stars of intermediate and older ages, is not well constrained for a study on the rotation and magnetic evolution of the Sun. The sample of lowactivity stars appears to be affected by a decrease in magnetic braking despite differences
in metallicity, with targets with higher metallicity following closer our evolutionary tracks.
Finally, we found a mismatch between our rotation evolution tracks and the position of the
youngest stars. As for lithium-rich giant stars, we found that stars previously classified as
red giant branch (RGB) may be in a different evolutionary state. Furthermore, we found
that most stars in our sample with surface magnetic field detection show at least moderate
rotation speeds. However, we were unable to detect a magnetic field in two rapidly rotating
stars. Because of our small sample of magnetic giants, it is difficult to establish the linkage
between the presence of a surface magnetic field and the Li-enrichment phenomena in giant
stars. At last, we investigated questions regarding the radial velocity modulation for some
stars of this sample, which could be indicative of them being binary or multiple systems. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O estudo da evolução rotacional do Sol e das estrelas do tipo solar é sem dúvidas
um dos campos da astrofísica estelar atualmente em maior evidência. Existem inúmeras
questões ainda longe de serem completamente compreendidas, o que torna a pesquisa nesse
campo intensa e dinâmica. Dentre essas questões estão a compreensão dos fenômenos que
influenciam o momento angular das estrelas durante sua formação, ainda na fase da PréSequência Principal; o entendimento dos mecanismos que atuam nos interiores estelares ao
longo da evolução, que acabam por determinar, por exemplo, o perfil de rotação de corpo
sólido observado no Sol; ou quais mecanismos de transporte atuam em estrelas evoluídas,
que passam por profundas mudanças em sua estrutura, e apresentam fenômenos peculiares
como o enriquecimento de lítio e alterações em diversas abundâncias químicas. Em todos
os casos, sabemos que o magnetismo estelar tem um papel de destaque, entretanto ainda
longe de ser completamente entendido. Nesta tese usamos modelos calculados com o Código de Evolução Estelar de Toulouse-Genebra (TGEC) para estudar a evolução rotacional
de quatro amostras de estrelas do tipo solar, além de revisitar estudos com estrelas análogas
de aglomerados abertos. Utilizamos em nossas análises duas prescrições distintas de freio
magnético, que simulam a perda de momento angular devidos aos ventos estelares. Adicionalmente, também estudamos uma amostra de estrelas gigantes do tipo solar que são ricas
em lítio, investigando a possível relação do fenômeno de enriquecimento com o caráter
magnético de algumas dessas estrelas. No que se refere às estrelas da sequência principal, encontramos algumas convergências e algumas discrepâncias entre os nossos modelos
e as amostras estelares estudadas. Descobrimos que a amostra com dados sismológicos,
composta por estrelas de idade intermediária e mais velhas, não está bem restrita para um
estudo sobre a rotação e evolução magnética do Sol. A amostra de estrelas de baixa atividade parece ser afetada por uma diminuição no freio magnético independentemente das
diferenças de metalicidade, estando os alvos com maior metalicidade mais próximos dos
nossos traçados evolutivos. Por fim, encontramos uma incompatibilidade entre nossos traçados de evolução da rotação e a posição das estrelas mais jovens. Já com relação às estrelas
gigantes ricas em lítio, descobrimos que estrelas anteriormente classificadas como no ramo
das gigantes vermelhas (RGB) podem estar em um estado evolutivo diferente. Além disso,
identificamos que a maioria das estrelas em nossa amostra com detecção de campo magnético superficial mostram velocidades de rotação pelo menos moderadas. Contudo, não
conseguimos detectar campo magnético superficial em duas estrelas com rotação rápida.
Por causa de nossa pequena amostra de gigantes magnéticas, é difícil estabelecer a ligação
entre a presença de campo magnético de superfície e o fenômeno de enriquecimento de Li
em estrelas gigantes. Finalmente, foram investigadas questões envolvendo a modulação da
velocidade radial para algumas estrelas dessa amostra, o que indicaria a possibilidade de
serem sistemas binários ou múltiplos.
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