As estrelas ZZ Cetis, também chamadas de DAVs, são anãs brancas com atmosfera de hidrogênio que mostram variabilidade fotométrica. Neste trabalho buscamos estudar a pureza, a existência ou não de variáveis e estrelas constantes com mesmas Tef e log g, e definir com melhor precisão os contornos da faixa de instabilidade das estrelas ZZ Cetis. Para isto realizamos observações de séries temporais fotométricas para identificar novas estrelas do tipo ZZ Ceti, e também obtivemos espectros óticos para determinação dos parâmetros atmosféricos (Tef e log g), utilizando modelos atmosféricos com convecção descrita pela teoria de comprimento de mistura, com ML2/® = 0, 6. Ao longo deste trabalho identificamos 3 novas estrelas do tipo ZZ Ceti, WDJ0000−0046, WDJ2334+0103 e WDJ1650+3010, dentre 67 para as quais não encontramos variabilidade até o nosso limite de detecção, próximo de 2 mma. Além disto estudamos a distribuição de massa através de espectrosóoticos de 170 estrelas, assim como a comparação destes resultados com outros publicados na literatura. Também analisamos a distribuição de massa de outras amostras de espectrosóticos de anãs brancas: 2253 espectros do Sloan Digital Sky Survey e 449 espectros do Two Degree Field. Em todas distribuições estudadas, observamos um aumento na massa das estrelas da faixa de instabilidade e as mais frias, região de temperatura onde aumentam a convecção e o número de partículas neutras. O aumento de massa observado provavelmente não é real, e sim provocado pela forma como são aproximadas as interações de partículas ionizadas com o campo elétrico (efeito Stark) e de partículas neutras (Van der Walls), nos modelos de atmosfera. A razão pela qual não propomos que o aumento de massa seja real é que os mesmos parâmetros atmosféricos, quando determinados pelas cores fotométricas, não apresentam este aumento. Um resultado de nossa análise é que a faixa de instabilidade das estrelas ZZ Cetis, determinada através de espectrosóticos de alta razão sinal/ruído, contém apenas estrelas variáveis em seu interior. Face á descoberta de estrelas variáveis com amplitudes de 1,5 mma, previamente classificadas como não variáveis, será necessário um estudo mais profundo de todas as estrelas classificadas como não observadas como variáveis (NOV) até o momento, reduzindo os limites de detecção para a faixa de 1 mma, para definirmos com precisão as bordas da faixa de instabilidade das ZZ Cetis. / ZZ Ceti are hydrogen atmosphere white dwarf stars that show photometric variability. In this work we study the purity and define with better precision the borders of the instability strip of the ZZ Cetis stars. We obtained times series photometric observations to identify new ZZ Ceti stars, and optical spectra for the determination of the atmospheric (Teff and log g) parameters, using atmospheric models with convection described by mixing length theory with ML2/® = 0.6. We identified 3 new ZZ Ceti stars: WDJ0000−0046, WDJ2334+0103, and WDJ1650+3010, among 67 stars for which we detected no variability up to our detection limit about 2 mma. We analyzed the mass distribution of the 170 stars we observed with S/N ¸ 70 optical spectra. We also studied the mass distribution of other samples of white dwarfs, 2253 spectra of Sloan Digital Sky Survey and 449 spectra of the Two Degree Field. In all studied distributions, we observed an increase in the mass determined for the stars cooler than the instability strip. This apparent increase occurs in a region where there is an increase in the depth of convection and in the number of neutral particles. We propose the increase in mass is not real, but caused by the form the Stark and Van der Walls broadenings are estimated in the atmospheric models. The reason we do not trust the mass increase is that the determination of masses using photometric colors, for the same stars, do not show such increase. One result from our research is that we find no constant stars inside the instability strip when we consider only our high S/N spectra. Considering the recent discovery of variable stars with amplitudes down to 1.5 mma, previously classified as not variables, we deem it necessary to restudy all stars not observed to vary around the instability strip, down to limits of 1 mma.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:13:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293352.pdf: 10628653 bytes, checksum: 680b72766b7f7101ccb65b1ff4fe8b5b (MD5) / Observações mostram que algumas anãs brancas ricas em metais, como cálcio e silício, possuem um excesso no infravermelho. A associação desse excesso à presença de metais nesses objetos levou à ideia de que discos ou nuvens de poeira poderiam ser tragados lentamente pela estrela. Estudos dessas estruturas tem focado sua atenção na região infravermelha do espectro por causa da baixa temperatura da poeira ($\sim$ 1000K) que contribui efetivamente nos comprimentos de onda maiores. Sob nova perspectiva fizemos observaçõoes do espectro integrado estrela + disco desses objetos na faixa espectral do ultravioleta próximo e óptico, que nos permite detectar efeitos indiretos da presença de disco através da absorção e do espalhamento da luz emitida pela estrela. Se a forma da estrutura for casca esférica, serão observados os mesmos efeitos em todos os sistemas. Valendo-se de dados coletados em 2008 e 2010 com o espectrógrafo Goodman do telescópio SOAR, obtemos as análises observacionais a fim de determinar as grandezas físicas do disco, como massa, composição, profundidade óptica e inclinação relativa à linha de visada. Neste trabalho analisamos seis anãs brancas, entre os quais identificamos três casos onde é possível haver algum efeito.

As estrelas ZZ Cetis, também chamadas de DAVs, são anãs brancas com atmosfera de hidrogênio que mostram variabilidade fotométrica. Neste trabalho buscamos estudar a pureza, a existência ou não de variáveis e estrelas constantes com mesmas Tef e log g, e definir com melhor precisão os contornos da faixa de instabilidade das estrelas ZZ Cetis. Para isto realizamos observações de séries temporais fotométricas para identificar novas estrelas do tipo ZZ Ceti, e também obtivemos espectros óticos para determinação dos parâmetros atmosféricos (Tef e log g), utilizando modelos atmosféricos com convecção descrita pela teoria de comprimento de mistura, com ML2/® = 0, 6. Ao longo deste trabalho identificamos 3 novas estrelas do tipo ZZ Ceti, WDJ0000−0046, WDJ2334+0103 e WDJ1650+3010, dentre 67 para as quais não encontramos variabilidade até o nosso limite de detecção, próximo de 2 mma. Além disto estudamos a distribuição de massa através de espectrosóoticos de 170 estrelas, assim como a comparação destes resultados com outros publicados na literatura. Também analisamos a distribuição de massa de outras amostras de espectrosóticos de anãs brancas: 2253 espectros do Sloan Digital Sky Survey e 449 espectros do Two Degree Field. Em todas distribuições estudadas, observamos um aumento na massa das estrelas da faixa de instabilidade e as mais frias, região de temperatura onde aumentam a convecção e o número de partículas neutras. O aumento de massa observado provavelmente não é real, e sim provocado pela forma como são aproximadas as interações de partículas ionizadas com o campo elétrico (efeito Stark) e de partículas neutras (Van der Walls), nos modelos de atmosfera. A razão pela qual não propomos que o aumento de massa seja real é que os mesmos parâmetros atmosféricos, quando determinados pelas cores fotométricas, não apresentam este aumento. Um resultado de nossa análise é que a faixa de instabilidade das estrelas ZZ Cetis, determinada através de espectrosóticos de alta razão sinal/ruído, contém apenas estrelas variáveis em seu interior. Face á descoberta de estrelas variáveis com amplitudes de 1,5 mma, previamente classificadas como não variáveis, será necessário um estudo mais profundo de todas as estrelas classificadas como não observadas como variáveis (NOV) até o momento, reduzindo os limites de detecção para a faixa de 1 mma, para definirmos com precisão as bordas da faixa de instabilidade das ZZ Cetis. / ZZ Ceti are hydrogen atmosphere white dwarf stars that show photometric variability. In this work we study the purity and define with better precision the borders of the instability strip of the ZZ Cetis stars. We obtained times series photometric observations to identify new ZZ Ceti stars, and optical spectra for the determination of the atmospheric (Teff and log g) parameters, using atmospheric models with convection described by mixing length theory with ML2/® = 0.6. We identified 3 new ZZ Ceti stars: WDJ0000−0046, WDJ2334+0103, and WDJ1650+3010, among 67 stars for which we detected no variability up to our detection limit about 2 mma. We analyzed the mass distribution of the 170 stars we observed with S/N ¸ 70 optical spectra. We also studied the mass distribution of other samples of white dwarfs, 2253 spectra of Sloan Digital Sky Survey and 449 spectra of the Two Degree Field. In all studied distributions, we observed an increase in the mass determined for the stars cooler than the instability strip. This apparent increase occurs in a region where there is an increase in the depth of convection and in the number of neutral particles. We propose the increase in mass is not real, but caused by the form the Stark and Van der Walls broadenings are estimated in the atmospheric models. The reason we do not trust the mass increase is that the determination of masses using photometric colors, for the same stars, do not show such increase. One result from our research is that we find no constant stars inside the instability strip when we consider only our high S/N spectra. Considering the recent discovery of variable stars with amplitudes down to 1.5 mma, previously classified as not variables, we deem it necessary to restudy all stars not observed to vary around the instability strip, down to limits of 1 mma.

As estrelas ZZ Cetis, também chamadas de DAVs, são anãs brancas com atmosfera de hidrogênio que mostram variabilidade fotométrica. Neste trabalho buscamos estudar a pureza, a existência ou não de variáveis e estrelas constantes com mesmas Tef e log g, e definir com melhor precisão os contornos da faixa de instabilidade das estrelas ZZ Cetis. Para isto realizamos observações de séries temporais fotométricas para identificar novas estrelas do tipo ZZ Ceti, e também obtivemos espectros óticos para determinação dos parâmetros atmosféricos (Tef e log g), utilizando modelos atmosféricos com convecção descrita pela teoria de comprimento de mistura, com ML2/® = 0, 6. Ao longo deste trabalho identificamos 3 novas estrelas do tipo ZZ Ceti, WDJ0000−0046, WDJ2334+0103 e WDJ1650+3010, dentre 67 para as quais não encontramos variabilidade até o nosso limite de detecção, próximo de 2 mma. Além disto estudamos a distribuição de massa através de espectrosóoticos de 170 estrelas, assim como a comparação destes resultados com outros publicados na literatura. Também analisamos a distribuição de massa de outras amostras de espectrosóticos de anãs brancas: 2253 espectros do Sloan Digital Sky Survey e 449 espectros do Two Degree Field. Em todas distribuições estudadas, observamos um aumento na massa das estrelas da faixa de instabilidade e as mais frias, região de temperatura onde aumentam a convecção e o número de partículas neutras. O aumento de massa observado provavelmente não é real, e sim provocado pela forma como são aproximadas as interações de partículas ionizadas com o campo elétrico (efeito Stark) e de partículas neutras (Van der Walls), nos modelos de atmosfera. A razão pela qual não propomos que o aumento de massa seja real é que os mesmos parâmetros atmosféricos, quando determinados pelas cores fotométricas, não apresentam este aumento. Um resultado de nossa análise é que a faixa de instabilidade das estrelas ZZ Cetis, determinada através de espectrosóticos de alta razão sinal/ruído, contém apenas estrelas variáveis em seu interior. Face á descoberta de estrelas variáveis com amplitudes de 1,5 mma, previamente classificadas como não variáveis, será necessário um estudo mais profundo de todas as estrelas classificadas como não observadas como variáveis (NOV) até o momento, reduzindo os limites de detecção para a faixa de 1 mma, para definirmos com precisão as bordas da faixa de instabilidade das ZZ Cetis. / ZZ Ceti are hydrogen atmosphere white dwarf stars that show photometric variability. In this work we study the purity and define with better precision the borders of the instability strip of the ZZ Cetis stars. We obtained times series photometric observations to identify new ZZ Ceti stars, and optical spectra for the determination of the atmospheric (Teff and log g) parameters, using atmospheric models with convection described by mixing length theory with ML2/® = 0.6. We identified 3 new ZZ Ceti stars: WDJ0000−0046, WDJ2334+0103, and WDJ1650+3010, among 67 stars for which we detected no variability up to our detection limit about 2 mma. We analyzed the mass distribution of the 170 stars we observed with S/N ¸ 70 optical spectra. We also studied the mass distribution of other samples of white dwarfs, 2253 spectra of Sloan Digital Sky Survey and 449 spectra of the Two Degree Field. In all studied distributions, we observed an increase in the mass determined for the stars cooler than the instability strip. This apparent increase occurs in a region where there is an increase in the depth of convection and in the number of neutral particles. We propose the increase in mass is not real, but caused by the form the Stark and Van der Walls broadenings are estimated in the atmospheric models. The reason we do not trust the mass increase is that the determination of masses using photometric colors, for the same stars, do not show such increase. One result from our research is that we find no constant stars inside the instability strip when we consider only our high S/N spectra. Considering the recent discovery of variable stars with amplitudes down to 1.5 mma, previously classified as not variables, we deem it necessary to restudy all stars not observed to vary around the instability strip, down to limits of 1 mma.

As estrelas anãs brancas e pré-anãs brancas pulsantes apresentam pulsações não-radiais, multiperíodicas. Os períodos dos modos de pulsação dependem de parâmetros físicos da estrela, como a massa, a temperatura efetiva da superfície, a luminosidade, e da sua estrutura interna. À medida que a estrela evolui, os períodos de pulsação mudam em resposta às alterações em sua estrutura interna. O estudo dos modos de pulsação nos permite estimar parâmetros físicos da estrela, como a massa, por exemplo, e a medida das variações nos períodos dos modos de pulsação revelam as escalas de tempo de evolução. Nesse trabalho, estudamos duas estrelas: a PG 1159-035 e a G117-BI5A. Cada uma delas está próxima de um dos extremos da trilha evolutiva das estrelas anãs-brancas. A PG 1159-035 é uma pré-anã branca, prestes a se tornar uma anã-branca e é o protótipo de uma classe de estrelas com características espectrais similares, as estrelas PG 1159. A temperatura efetiva em sua superfície é muito alta, cerca de 130000 K. Por ser tão quente, a PG 1159-035 está evoluindo rapidamente a ponto das variações em seus períodos de pulsação poderem ser medidas diretamente em um intervalo de poucos anos. A construção de modelos adequados para estrelas PG 1159 é um desafio para a astronomia moderna, pois o número de estrelas conhecidas desse tipo é muito pequeno e pouco se sabe sobre sua história pregressa imediata e sua estrutura interna. A G117-BI5A é uma anã branca que já percorreu a seqüência evolutiva das anã brancas e está esfriando lentamente. É uma representante da classe das DAVs. O período de 215 s de seu principal modo de pulsação está variando 1 segundo a cada 8 milhões de anos, o que faz da G117-B15A um dos mais estáveis relógios conhecidos. A partir da análise dos periodogramas das curvas de luz da PG 1159-035 obtidas entre 1983 e 2002 identificamos 198 modos de pulsação, 76 modos a mais do que os encontrados em trabalhos anteriores. Com base no espaçamento médio entre períodos, calculamos a massa da estrela, M/ M0 = 0.586 :I: 0.001. O estudo do espaçamento médio também revelou a presença de modos amarrados, o que sugere que o interior da estrela já apresenta um certo grau de estratificação e nos possibilitou calcular a posição da zona de transição na composição interna da estrela, rc/ R* = 0.83 ± 0.05. Adicionalmente, foi feita a medida da variação temporal, P, dos sete mais estáveis períodos de pulsação (e de dezenas de outros, porém com uma precisão menor). Até então, apenas o P do modo de maior amplitude da PG 1159-035 (516 s) era conhecido. Os valores encontrados para os Pestão entre 10-11 e 10-10 ss-l, sugerindo que a escala de tempo de evolução da PG 1159-035é de '" 1.4 x 106anos, de acordo com as previsões teóricas. Os resultados obtidos trazem alguns insights e oferecem restrições para futuros modelos para estrelas da classe PG 1159. Para a G117-BI5A, calculamos a taxa de variação temporal do modo principal de 215 s e dos dois outros modos de maior amplitude (270 s e 390 s). Para o modo de 215 s, obtivemos P = (+4.72 ± 0.80) x 10-1588-1. Para os modos de 270 s e 390 s os resultados foram: P = (+36.0 ± 7.2) x 1O-158S-1 e P = (+74.3 ± 15.2) x 10-15 S8-1, respectivamente, ou seja, 10 a 20 vezes mais rápido. / The pulsating white dwarf and pre-white dwarf stars show non-radial multi-periodic pulsations. The periods of the pulsation modes depend on physical parameters of the star, such as mass, effective temperature on its surface, luminosity, and internal structure. As the star evolves, the pulsation periods change in response to the changes in the internal structure. The study of pulsation modes allows us to estimate physical stellar parameters of the star, like the mass, for example, and the measurement of the secular periods variation determinates the evolutionary timescales. ln this work, two stars are studied: PG 1159-035 and G117-B15A. Each of them is near one of the extreme points of the white dwarfs evolutionary path. PG 1159-35 is a pre-white dwarf, a future white dwarf, and is the prototype of a class of stars with similar spectral features, the PG 1159 class. Its effective temperature is very high, around of 130000 K and, for this reason, it is rapidly evolving, to the point that the changes of its pulsation periods can be directly measured in a few years interval. The construction of adequate models for PG 1159 stars is a challenge for modern astronomy, due to the fact that few stars of this class are known and that its early immediate history and internal structure are scantily known. G117-B15A is a white dwarf that has already passed through the evolutionary sequence of the white dwarfs and is cooling slowly for almost a Gyear. Its is a member of the DAV class of stars. The period of 215 s of its main pulsation mode is changing 1 second each 8 million years; this makes the G117-B15A one of the most stable clocks known. From the analysis ofthe periodograms ofthe light curves ofPG 1159-035 obtained between 1983 and 2002, 198 pulsation modes were identified, 76 more modes than found in previous works. Based on the average spacing between periods, the stellar mass was calculated, M/M0 = 0.586 ± 0.001. The study of the average spacing also revealed the presence of trapped modes, which suggest that the inside of the star is stratified and allowed the calculation of the position of the compositional transition zone in the interior of the star: rc/R = 0.83 ± 0.05. Additionally, we measured the secular change, P, of the seven more stable pulsation periods (and tens of others, but with smaller precision). Until now, only the P of the mode with highest amplitude of PG 1159-035 (516 s) was known. The values found for P are between 10-11 and 11- 10 ss-1, suggesting that the PG 1159-035 evolutionary timescale is of '" 1.4 x 106 years, in accordance with the predictions of the current models for PG 1159 stars. The results give us some insights and constraints for future models of stars of this c1ass. For G117-B15A, we calculated the P of the main pulsation mode of 215 s and of two other modes (270 s and 304 s). For the 215 s mode, we obtained P= (+4.72 ± 0.80) x 10-1588-1. The results for the modes of 270 s and 304 sare: P = (+36.0 ± 7.2) x 10-1588-1 and P = (+ 74.3 ± 15.2) x 10-1588-1, respectively, i.e., 10 to 20 times higher.

As estrelas anãs brancas e pré-anãs brancas pulsantes apresentam pulsações não-radiais, multiperíodicas. Os períodos dos modos de pulsação dependem de parâmetros físicos da estrela, como a massa, a temperatura efetiva da superfície, a luminosidade, e da sua estrutura interna. À medida que a estrela evolui, os períodos de pulsação mudam em resposta às alterações em sua estrutura interna. O estudo dos modos de pulsação nos permite estimar parâmetros físicos da estrela, como a massa, por exemplo, e a medida das variações nos períodos dos modos de pulsação revelam as escalas de tempo de evolução. Nesse trabalho, estudamos duas estrelas: a PG 1159-035 e a G117-BI5A. Cada uma delas está próxima de um dos extremos da trilha evolutiva das estrelas anãs-brancas. A PG 1159-035 é uma pré-anã branca, prestes a se tornar uma anã-branca e é o protótipo de uma classe de estrelas com características espectrais similares, as estrelas PG 1159. A temperatura efetiva em sua superfície é muito alta, cerca de 130000 K. Por ser tão quente, a PG 1159-035 está evoluindo rapidamente a ponto das variações em seus períodos de pulsação poderem ser medidas diretamente em um intervalo de poucos anos. A construção de modelos adequados para estrelas PG 1159 é um desafio para a astronomia moderna, pois o número de estrelas conhecidas desse tipo é muito pequeno e pouco se sabe sobre sua história pregressa imediata e sua estrutura interna. A G117-BI5A é uma anã branca que já percorreu a seqüência evolutiva das anã brancas e está esfriando lentamente. É uma representante da classe das DAVs. O período de 215 s de seu principal modo de pulsação está variando 1 segundo a cada 8 milhões de anos, o que faz da G117-B15A um dos mais estáveis relógios conhecidos. A partir da análise dos periodogramas das curvas de luz da PG 1159-035 obtidas entre 1983 e 2002 identificamos 198 modos de pulsação, 76 modos a mais do que os encontrados em trabalhos anteriores. Com base no espaçamento médio entre períodos, calculamos a massa da estrela, M/ M0 = 0.586 :I: 0.001. O estudo do espaçamento médio também revelou a presença de modos amarrados, o que sugere que o interior da estrela já apresenta um certo grau de estratificação e nos possibilitou calcular a posição da zona de transição na composição interna da estrela, rc/ R* = 0.83 ± 0.05. Adicionalmente, foi feita a medida da variação temporal, P, dos sete mais estáveis períodos de pulsação (e de dezenas de outros, porém com uma precisão menor). Até então, apenas o P do modo de maior amplitude da PG 1159-035 (516 s) era conhecido. Os valores encontrados para os Pestão entre 10-11 e 10-10 ss-l, sugerindo que a escala de tempo de evolução da PG 1159-035é de '" 1.4 x 106anos, de acordo com as previsões teóricas. Os resultados obtidos trazem alguns insights e oferecem restrições para futuros modelos para estrelas da classe PG 1159. Para a G117-BI5A, calculamos a taxa de variação temporal do modo principal de 215 s e dos dois outros modos de maior amplitude (270 s e 390 s). Para o modo de 215 s, obtivemos P = (+4.72 ± 0.80) x 10-1588-1. Para os modos de 270 s e 390 s os resultados foram: P = (+36.0 ± 7.2) x 1O-158S-1 e P = (+74.3 ± 15.2) x 10-15 S8-1, respectivamente, ou seja, 10 a 20 vezes mais rápido. / The pulsating white dwarf and pre-white dwarf stars show non-radial multi-periodic pulsations. The periods of the pulsation modes depend on physical parameters of the star, such as mass, effective temperature on its surface, luminosity, and internal structure. As the star evolves, the pulsation periods change in response to the changes in the internal structure. The study of pulsation modes allows us to estimate physical stellar parameters of the star, like the mass, for example, and the measurement of the secular periods variation determinates the evolutionary timescales. ln this work, two stars are studied: PG 1159-035 and G117-B15A. Each of them is near one of the extreme points of the white dwarfs evolutionary path. PG 1159-35 is a pre-white dwarf, a future white dwarf, and is the prototype of a class of stars with similar spectral features, the PG 1159 class. Its effective temperature is very high, around of 130000 K and, for this reason, it is rapidly evolving, to the point that the changes of its pulsation periods can be directly measured in a few years interval. The construction of adequate models for PG 1159 stars is a challenge for modern astronomy, due to the fact that few stars of this class are known and that its early immediate history and internal structure are scantily known. G117-B15A is a white dwarf that has already passed through the evolutionary sequence of the white dwarfs and is cooling slowly for almost a Gyear. Its is a member of the DAV class of stars. The period of 215 s of its main pulsation mode is changing 1 second each 8 million years; this makes the G117-B15A one of the most stable clocks known. From the analysis ofthe periodograms ofthe light curves ofPG 1159-035 obtained between 1983 and 2002, 198 pulsation modes were identified, 76 more modes than found in previous works. Based on the average spacing between periods, the stellar mass was calculated, M/M0 = 0.586 ± 0.001. The study of the average spacing also revealed the presence of trapped modes, which suggest that the inside of the star is stratified and allowed the calculation of the position of the compositional transition zone in the interior of the star: rc/R = 0.83 ± 0.05. Additionally, we measured the secular change, P, of the seven more stable pulsation periods (and tens of others, but with smaller precision). Until now, only the P of the mode with highest amplitude of PG 1159-035 (516 s) was known. The values found for P are between 10-11 and 11- 10 ss-1, suggesting that the PG 1159-035 evolutionary timescale is of '" 1.4 x 106 years, in accordance with the predictions of the current models for PG 1159 stars. The results give us some insights and constraints for future models of stars of this c1ass. For G117-B15A, we calculated the P of the main pulsation mode of 215 s and of two other modes (270 s and 304 s). For the 215 s mode, we obtained P= (+4.72 ± 0.80) x 10-1588-1. The results for the modes of 270 s and 304 sare: P = (+36.0 ± 7.2) x 10-1588-1 and P = (+ 74.3 ± 15.2) x 10-1588-1, respectively, i.e., 10 to 20 times higher.

Estrelas anãs brancas são o último estágio evolutivo observável de mais de 95% das estrelas e também um resultado comum na evolução de estrelas binárias. O estudo de anãs brancas é, portanto, uma ferramenta poderosa na compreensão da evolução de estrelas simples e binárias, da função de massa inicial local, e da perda de massa após a sequência principal, levando-nos a uma melhor compreensão do histórico de formação e evolução estelar de diferentes populações. Para que esses estudos sejam possíveis, é necessária uma amostra grande e preferencialmente completa de anãs brancas, cobrindo todo o intervalo de parâmetros físicos. A maneira mais simples de obter isso é utilizando dados de grandes projetos de mapeamento. O Sloan Digital Sky Survey já permitiu o aumento do número de anãs brancas conhecidas em cinco vezes até o data release 10. Neste trabalho, estendemos a busca por anãs brancas aos novos objetos no data release 12, descobrindo 3 157 novas anãs brancas e 1 349 novas subanãs. Pela primeira vez, estendemos essa busca para log g < 6.5, correspondente a M < 0.3 M⊙. Anãs brancas abaixo desse limite de massa não podem formar-se em um tempo de Hubble; contudo, se a estrela é parte de um sistema de binárias próximas, a perda de massa pode ser tão intensa que a anã branca resultante tem massa inferior ao limite por evolução simples. Esses objetos são chamados anãs brancas de massa extremamente-baixa (ELMs, do inglês extremely-low mass white dwarfs) Elas têm Teff < 20 000 K e 5.0 . log g . 6.5 e espectros muito similares a estrelas A de sequência principal. Menos de cem são conhecidas, e a maioria dos objetos foi descoberta tendo em conta um critério de seleção tendencioso, que excluiu ELMs frias (Teff < 9 000 K) e com mais baixa massa (M . 0.15 M⊙), tornando difícil verificar modelos e compreender as propriedades das ELMs como classe. Nós identificamos milhares de objetos cujas propriedades físicas, temperatura efetiva e log g, estão no intervalo de produtos de evolução binária, como as ELMs. Nós os chamamos de sdAs, referindo-nos ao seu log g que as coloca abaixo da sequência principal e seu espectro dominado por hidrogênio. As sdAs parecem conter populações estelares sobrepostas, e encontramos que 7% são mais compatíveis com (pre-)ELMs do que com objetos de sequência principal. Obtivemos espectroscopia resolvida temporalmente para 26 objetos e pudemos confirmar que 15 estão em binárias. Um objeto faz parte de um sistema eclipsante, enquanto outro é pulsante — o oitavo membro da classe de ELMs pulsantes. Outros seis objetos também apresentaram pulsações em nossas observações, cinco desses estão na vizinhança da faixa de instabilidade das ELMs. Com estes resultados, aumentamos a população de ELMs por um fator de 20%, elevando a fração de ELMs de 4 para 20%, um valor que é consistente com as previsões de modelos evolucionários. / White dwarf stars are the final observable evolutionary state of over 95% of stars and also a common outcome in binary evolution. Therefore, studying white dwarfs is a powerful tool to understand both single and binary stellar evolution, local initial mass function, and post-main sequence mass loss, leading us to a better comprehension of the history of stellar formation and evolution of different stellar populations. In order to make this type of studies possible, a large and preferably complete sample of white dwarf stars, covering the whole range of physical parameters, is required. The simplest way to achieve that is to take advantage of data provided by large surveys. The Sloan Digital Sky Survey has already allowed the increase of the number of known white dwarf stars fivefold up to its data release 10. In this work, we extended the search for white dwarfs to the new objects in the data release 12, discovering 3 157 new white dwarfs and 1 349 new subdwarfs. For the first time, we have extended this search to log g < 6.5, corresponding to M < 0.3 M⊙. White dwarfs below this mass limit cannot be formed through single evolution within a Hubble time; however, if the star is part of a close binary system, the mass loss of the system may be so intense that the resulting white dwarf has mass below the single evolution limit. These objects are known as extremely-low mass white dwarfs (ELMs) They show Teff < 20 000 K and 5.0 . log g . 6.5 and spectra very similar to main sequence A stars. Less than a hundred of them are known, and most objects were discovered relying on biased selection criteria, that excluded cool (Teff < 9 000 K), lowermass (M . 0.15 M⊙) ELMs, making it difficult to validate the models and comprehend the properties of the ELMs as a class. We have identified thousands of objects whose physical properties, effective temperature and surface gravity, place them in the range of by-products of binary interaction such as the ELMs. We have called them sdAs, referring to their sub-main sequence log g and hydrogen dominated spectra. They seem to be composed of overlapping stellar populations, and we found that at least 7% are more likely ELMs or their precursors, the pre-ELMs, than main sequence stars. Obtaining time-resolved spectroscopy for 26 objects, we could confirm 15 to be in close binaries. One of them is also an eclipsing system, while another is a pulsator — the eighth member of the pulsating ELM class. Other six new pulsators were found as part of our follow-up, five of them in the vicinity of the ELM instability strip. With these results, we increase the population of ELMs by 20%, raising the fraction of cool ELMs from 4 to 20%, which is consistent with the predictions from the evolutionary models.

White dwarf stars are the most common final stage of stellar evolution, corresponding to 99% of all stars in the Galaxy. White dwarf models can be used to obtain the age of stellar populations, to build an initial to final mass relation to understand the connection between the properties of white dwarfs and their progenitors, determine the upper mass limit that separates white dwarfs progenitors from Type II supernovae, enhance the comprehension of the physical properties of high density matter and derive ages and masses for observed white dwarfs from the cooling tracks. The literature is populated with low mass and intermediate mass white dwarf models, however the massive white dwarfs are often forgotten and the evolutionary sequences are incomplete. In this dissertation, we compute full evolutionary sequences for massive white dwarfs, exploring the evolution of hydrogen-rich and hydrogen-deficient white dwarfs stars with masses between 1.012 and 1.307 M , and initial metallicity of Z = 0.02. These sequences are the result of main sequence stars with masses between 8.8 and 11.8 M . The simulations were performed with the Modules for Experiments in Stellar Astrophysics - MESA code, starting at the zero-age main sequence, through thermally pulsing and mass-loss phases, ending as the white dwarfs at the cooling sequence. Our simulations are full evolutionary, in which we consider the entire evolutionary history of the progenitors. We present reliable nuclear chemical profiles for the whole mass range considered, covering the different expected central compositions, i.e. C/O, O/Ne and Ne/O/Mg, and their dependence with the stellar mass. In addition, we present detailed chemical profiles of hybrid C/O-O/Ne core white dwarfs, found in the mass range between 1.024 and 1.150 M . We present the initial-to-final mass relation, mass-radius relation, and cooling times with improved crystallization limits, considering the effects of atmosphere and core composition.

Quando um átomo colide com outras partículas durante um processo de emissão ou absorção de fótons, seu espectro é afetado por essa interação. Esse efeito é conhecido por alargamento colisional ou alargamento por pressão e é um dos diversos mecanismos de alargamento que pode afetar uma linha espectral. A diferença entre esse mecanismo e os demais é a possibilidade de formação de um estado ligado transiente entre partícula radiadora e perturbadores durante a colisão. Esse estado é chamado quase-molécula e tem um espectro de energia distinto daquele das partículas isoladas. Assim sendo, além do alargamento, há a possibilidade de formação de linhas em comprimentos de onda que não podem ser explicados se considerado o espectro das partículas isoladas. Essas linhas são chamadas satélites, e sua presença também induz assimetrias no perfil e mudança na opacidade do gás, o que, no caso de atmosferas estelares, altera a cor das estrelas. Satélites já foram detectadas no espectro ultravioleta de estrelas anãs brancas com temperaturas próximas a 15000K. Apesar dessas identificações preliminares, ocorridas nos anos 1980, modelos de atmosfera que incluam consistentemente os efeitos quasemoleculares ainda não existem. Com o advento de grandes projetos de mapeamento do céu, como o Sloan Digital Sky Survey (SDSS), o número de anãs brancas conhecidas está crescendo significativamente. No data release 7 do SDSS, encontramos 19712 (Kleinman et al. , 2013), duplicando o número de anãs brancas conhecidas. Com os data releases 9 e 10, descobrimos outras 8800 (Kepler et al. , 2014). A boa determinação da temperatura e da massa dessas estrelas, que é importante para o entendimento do histórico de formação estelar na nossa Galáxia, depende do conhecimento da forma das linhas de Balmer, que são as mais fortes em cerca de 80% das anãs brancas. Como elas são afetadas pelas colisões com os prótons livres da atmosfera parcialmente ionizada das anãs brancas, é importante que esse efeito seja considerado. Por isso, desenvolvemos um código que permite o cálculo das contribuições quasemoleculares do H+2 ao espectro do átomo de hidrogênio. O método escolhido foi a teoria unificada em seu desenvolvimento quântico, conforme proposto por Allard et al. (1999), pois ela permite determinar a forma completa da linha. Utilizamos os dados disponibilizados por Santos & Kepler (2012) para calcular as contribuições do H+2 à série de Lyman até Lyman-δ e à série de Balmer até Balmer-10. Em seu trabalho, eles também obtiveram os perfis para todas essas linhas na aproximação quase-estática, mas tal método, devido à suposição de velocidade nula, não é válido para o centro da linha. Obtivemos os perfis em densidades de perturbadores e temperaturas que podem descrever bem a atmosfera de estrelas anãs brancas. Todos os satélites já observados foram identificados, juntamente com outros ainda não detectados. Além disso, o código foi escrito de forma que leia quaisquer potencial e momento de dipolo dados, de modo que ele pode ser utilizado para avaliar contribuições devido a outras partículas. Esperamos que os perfis obtidos possam ser incluídos em modelos de atmosfera para estrelas anãs brancas e que este estudo possa ser estendido para incluir as contribuições importantes de outros perturbadores. / When an atom collides with particles during a process of emission or absorption of a photon, its spectrum is affected by this interaction. Such effect is known as collisional broadening or pressure broadening and it’s one of many broadening mechanisms that can affect a spectral line. The difference between such mechanism and others is the possibility of formation of a transient bound state between radiating particle and perturbers during the collision. Such state is known as quasi-molecule, and it has an energy spectra different than the one by isolated particles. So, besides the broadening, there is also the possibility of lines forming at wavelengths that can not be explained in terms of the spectra of the isolated particles. Those lines are called satellites, and its presence also induces asymmetries in the profile and changes in the gas opacity, what, in the case of stellar atmospheres, alters the color of the stars. Satellites were already detected in the ultraviolet spectra of white dwarf stars with temperatures around 15000K. In spite of those early identifications, done in the 1980s, atmosphere models that take quasi-molecular effects fully in account still do not exist. With the advent of large projects of sky mapping, such as Sloan Digital Sky Survey (SDSS), the number of known white dwarfs is significantly growing. In the data release 7 of SDSS, we found 19712 (Kleinman et al. , 2013), doubling the number of known white dwarfs. With data releases 9 and 10, we discovered another 8800 (Kepler et al. , 2014). The good determination of temperature and mass for those stars, which is important to the understanding of the history of star formation in our Galaxy, depends on the knowledge of the shape of the Balmer lines, that are the strongest ones in around 80% of white dwarfs. As they are affected by collisions with free protons of the partially ionized atmosphere of the white dwarfs, it is important that such effect be considered. Thus, we developed a code that allows the calculation of quasi-molecular H+2 contributions to the spectrum of the hydrogen atom. The chosen approach was the unified theory in its quantum-mechanical development, as proposed by Allard et al. (1999), because it allows the determination of the shape of the whole line. We used data provided by Santos & Kepler (2012) to evaluate H+2 contributions to the Lyman series up to Lyman-δ and to the Balmer series up to Balmer-10. In their work, they also obtained the profiles for all those lines in the quasistatic approach, but that method, due to its assumption of zero velocity, is not valid for the line center. We obtained the profiles at perturber densities and temperatures that can describe well the atmosphere of white dwarfs stars. All the satellites already observed are identified, together with others not yet detected. Besides that, the code was written in a way that it reads any given potential energy and dipole moment data, so it can be used to evaluate contributions due to other particles. We hope that the obtained profiles can be included in atmosphere models for white dwarf stars and that this study can be extended to include contributions due to other important perturbers.

As estrelas anãs brancas e pré-anãs brancas pulsantes apresentam pulsações não-radiais, multiperíodicas. Os períodos dos modos de pulsação dependem de parâmetros físicos da estrela, como a massa, a temperatura efetiva da superfície, a luminosidade, e da sua estrutura interna. À medida que a estrela evolui, os períodos de pulsação mudam em resposta às alterações em sua estrutura interna. O estudo dos modos de pulsação nos permite estimar parâmetros físicos da estrela, como a massa, por exemplo, e a medida das variações nos períodos dos modos de pulsação revelam as escalas de tempo de evolução. Nesse trabalho, estudamos duas estrelas: a PG 1159-035 e a G117-BI5A. Cada uma delas está próxima de um dos extremos da trilha evolutiva das estrelas anãs-brancas. A PG 1159-035 é uma pré-anã branca, prestes a se tornar uma anã-branca e é o protótipo de uma classe de estrelas com características espectrais similares, as estrelas PG 1159. A temperatura efetiva em sua superfície é muito alta, cerca de 130000 K. Por ser tão quente, a PG 1159-035 está evoluindo rapidamente a ponto das variações em seus períodos de pulsação poderem ser medidas diretamente em um intervalo de poucos anos. A construção de modelos adequados para estrelas PG 1159 é um desafio para a astronomia moderna, pois o número de estrelas conhecidas desse tipo é muito pequeno e pouco se sabe sobre sua história pregressa imediata e sua estrutura interna. A G117-BI5A é uma anã branca que já percorreu a seqüência evolutiva das anã brancas e está esfriando lentamente. É uma representante da classe das DAVs. O período de 215 s de seu principal modo de pulsação está variando 1 segundo a cada 8 milhões de anos, o que faz da G117-B15A um dos mais estáveis relógios conhecidos. A partir da análise dos periodogramas das curvas de luz da PG 1159-035 obtidas entre 1983 e 2002 identificamos 198 modos de pulsação, 76 modos a mais do que os encontrados em trabalhos anteriores. Com base no espaçamento médio entre períodos, calculamos a massa da estrela, M/ M0 = 0.586 :I: 0.001. O estudo do espaçamento médio também revelou a presença de modos amarrados, o que sugere que o interior da estrela já apresenta um certo grau de estratificação e nos possibilitou calcular a posição da zona de transição na composição interna da estrela, rc/ R* = 0.83 ± 0.05. Adicionalmente, foi feita a medida da variação temporal, P, dos sete mais estáveis períodos de pulsação (e de dezenas de outros, porém com uma precisão menor). Até então, apenas o P do modo de maior amplitude da PG 1159-035 (516 s) era conhecido. Os valores encontrados para os Pestão entre 10-11 e 10-10 ss-l, sugerindo que a escala de tempo de evolução da PG 1159-035é de '" 1.4 x 106anos, de acordo com as previsões teóricas. Os resultados obtidos trazem alguns insights e oferecem restrições para futuros modelos para estrelas da classe PG 1159. Para a G117-BI5A, calculamos a taxa de variação temporal do modo principal de 215 s e dos dois outros modos de maior amplitude (270 s e 390 s). Para o modo de 215 s, obtivemos P = (+4.72 ± 0.80) x 10-1588-1. Para os modos de 270 s e 390 s os resultados foram: P = (+36.0 ± 7.2) x 1O-158S-1 e P = (+74.3 ± 15.2) x 10-15 S8-1, respectivamente, ou seja, 10 a 20 vezes mais rápido. / The pulsating white dwarf and pre-white dwarf stars show non-radial multi-periodic pulsations. The periods of the pulsation modes depend on physical parameters of the star, such as mass, effective temperature on its surface, luminosity, and internal structure. As the star evolves, the pulsation periods change in response to the changes in the internal structure. The study of pulsation modes allows us to estimate physical stellar parameters of the star, like the mass, for example, and the measurement of the secular periods variation determinates the evolutionary timescales. ln this work, two stars are studied: PG 1159-035 and G117-B15A. Each of them is near one of the extreme points of the white dwarfs evolutionary path. PG 1159-35 is a pre-white dwarf, a future white dwarf, and is the prototype of a class of stars with similar spectral features, the PG 1159 class. Its effective temperature is very high, around of 130000 K and, for this reason, it is rapidly evolving, to the point that the changes of its pulsation periods can be directly measured in a few years interval. The construction of adequate models for PG 1159 stars is a challenge for modern astronomy, due to the fact that few stars of this class are known and that its early immediate history and internal structure are scantily known. G117-B15A is a white dwarf that has already passed through the evolutionary sequence of the white dwarfs and is cooling slowly for almost a Gyear. Its is a member of the DAV class of stars. The period of 215 s of its main pulsation mode is changing 1 second each 8 million years; this makes the G117-B15A one of the most stable clocks known. From the analysis ofthe periodograms ofthe light curves ofPG 1159-035 obtained between 1983 and 2002, 198 pulsation modes were identified, 76 more modes than found in previous works. Based on the average spacing between periods, the stellar mass was calculated, M/M0 = 0.586 ± 0.001. The study of the average spacing also revealed the presence of trapped modes, which suggest that the inside of the star is stratified and allowed the calculation of the position of the compositional transition zone in the interior of the star: rc/R = 0.83 ± 0.05. Additionally, we measured the secular change, P, of the seven more stable pulsation periods (and tens of others, but with smaller precision). Until now, only the P of the mode with highest amplitude of PG 1159-035 (516 s) was known. The values found for P are between 10-11 and 11- 10 ss-1, suggesting that the PG 1159-035 evolutionary timescale is of '" 1.4 x 106 years, in accordance with the predictions of the current models for PG 1159 stars. The results give us some insights and constraints for future models of stars of this c1ass. For G117-B15A, we calculated the P of the main pulsation mode of 215 s and of two other modes (270 s and 304 s). For the 215 s mode, we obtained P= (+4.72 ± 0.80) x 10-1588-1. The results for the modes of 270 s and 304 sare: P = (+36.0 ± 7.2) x 10-1588-1 and P = (+ 74.3 ± 15.2) x 10-1588-1, respectively, i.e., 10 to 20 times higher.