Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:06:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248659.pdf: 5415255 bytes, checksum: ae06683298ac95998c04bb8e6c338050 (MD5) / Esta tese de doutorado é a continuação da dissertação de mestrado defendida em 2004. Nosso projeto visa analisar, com o auxílio de técnicas de mapeamento espectral, a estrutura e o espectro de discos de acréscimo de estrelas variáveis cataclísmicas em diferentes regimes de acréscimo. Em nossa dissertação de mestrado analisamos um conjunto de dados da nova anã IP Peg durante o declínio de uma erupção. Aqui apresentamos a continuação deste trabalho, com os resultados da análise de mais três conjuntos de dados: da nova anã V2051 Oph em quiescência, do novóide magnético DQ Her e da novóide V348 Pup. Nosso objetivo é estudar e quantificar as diferenças observadas entre os discos de acréscimo destes objetos em diferentes regimes de acréscimo, explorando seus efeitos e conseqüências sobre o sistema. Os principais resultados do mapeamento espectral da nova anã V2051 Oph durante um estado não-usual de baixo brilho são descritos a seguir. A emissão diferenciada da região do bright spot nos mapas do contínuo em relação aos mapas das linhas, somada à absorção extra observada nos espectro do lado do fundo do disco, são indicações que as linhas são originadas em uma região de grande profundidade ótica e extensão vertical. O espectro do lado da frente do disco é sistematicamente mais brilhante que o espectro do fundo num mesmo raio, o que pode ser explicado em termos de emissão cromosférica por um disco com ângulo de abertura não-nulo. Ajustes de modelos de atmosferas estelares para o espectro extraído da anã branca levam a uma temperatura TWD = 9500 ± 1900 K e uma distância entre d = 67 e 92 pc. Em DQ Her o espectro das regiões internas do disco é basicamente plano, sugerindo que a emissão provém de radiação bremsstrahlung por um disco opticamente fino. Nas regiões intermediárias e externas do disco o espectro apresenta linhas em emissão e com duplo pico. As temperaturas de brilho no disco podem ser razoavelmente bem descritas por um modelo de disco em estado estacionário com dM/dt = (1,4 ± 0, 5) × 10-9 M# ano-1, sendo que as temperaturas nas regiões externas do disco estão abaixo da temperatura crítica para permitir instabilidades termo-viscosas, sugerindo que o objeto pode apresentar erupções do tipo nova anã. A pulsação óptica em DQ Her é observada nos mapas de eclipse e pode ser explicada por um modelo de cortinas de acréscimo, onde dois pólos magnéticos rotacionam com a anã branca e progressivamente iluminam regiões distintas do disco de acréscimo. A pulsação óptica é dominada por reprocessamento de radiação-X na parte superior do bright spot com o período de batimento Pbat = 71,06 s. Para V348 Pup os mapas de eclipse apresentam duas estruturas em arco as quais atribuímos a choques espirais causados por efeitos de maré. O braço vermelho é mais externo que o braço azul e a inclinação do contínuo do seu espectro corresponde a uma temperatura de T = 10100 ± 220 K. As linhas da série de Balmer estão em absorção, sugerindo emissão opticamente espessa. O espectro do braço azul é basicamente plano, indicando uma temperatura de T = 12900 ± 360 K. Estimamos o ângulo de abertura dos braços espirais em V348 Pup como f = 5,6º ± 1,2º. A componente não-eclipsada é relativamente alta em todo o espectro, apresentando pelo menos 20 - 30% do fluxo total do objeto no óptico. A emissão abaixo de 2000 Å chega ao nível de 50% em alguns comprimentos de onda. Ajustes de atmosferas de hidrogênio ao espectro não-eclipsado revelam uma temperatura de T = 9580 ± 110 K. A comparação das estruturas espirais em V348 Pup com objetos similares sugere que tanto braços espirais como discos elípticos precessionantes podem ocorrer em objetos com q # 0, 3, dependendo da extensão radial de seu disco de acréscimo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-19T03:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224665.pdf: 3170926 bytes, checksum: 3c14c6f9979ed9e4b74a2221f075354c (MD5) / Reportamos a análise de dados de fotometria rápida multicor da binária de raios-X X1822-37. Usamos os novos instantes de eclipse para calcular uma efeméride revisada. Ajustamos modelos com fotometria sintética às cores extraídas das partes internas e externas do disco, bem como da fonte de flickering, para estimar a temperatura efetiva e o ângulo sólido de cada uma das fontes. Apresentamos resultados iniciais do programa de estudo do flickering em Variáveis Cataclísmicas. Mapas de eclipse da distribuição de brilho do flickering em V2051 Oph e SW Sex são semelhantes, apesar do disco de acréscimo da nova-like SW Sex ser consideravelmente mais brilhante do que o da nova-anã V2051 Oph.

Este trabalho tem como objetivo o ensino dos fundamentos da Astrofísica Estelar moderna a alunos do Ensino Médio através de uma abordagem empírica que usa como ferramentas principais da metodologia a observação, o registro, a análise e a interpretação das mudanças de brilho das estrelas variáveis ao longo do tempo. Mediante técnicas simples (fotometria visual) para a estimativa dos valores dos brilhos aparentes (magnitudes) dessas estrelas no decorrer de vários meses, o aluno coleta seus próprios dados observacionais. Em seguida, esses dados serão colocados em gráficos (curvas de luz), cuja análise permitirá a medida de seus períodos e amplitudes de variação, bem como a determinação de uma série de parâmetros que caracterizam as propriedades físicas das estrelas. O estudo é conduzido de uma forma que permite apresentar aos alunos vários dos grandes temas da Astrofísica contemporânea sem que eles percam o vínculo sensorial com a observação direta dos fenômenos celestes, seja com auxílio de instrumental modesto (binóculos ou pequenos telescópios), seja até mesmo a olho nu. O produto final de nosso trabalho é um Guia de Estudos intitulado Astrofísica Estelar para o Ensino Médio, em doze capítulos e mais de trezentas páginas, que está incluído em sua íntegra nesta monografia. O Guia foi desenvolvido tendo como alvos principais os alunos e professores do Ensino Médio formal. Não obstante, ele pode ser também utilizado por qualquer pessoa que tenha interesse no assunto e que possua os conceitos necessários de Matemática e Física do Ensino Médio; ou ainda em cursos do ensino não-formal que sejam ministrados, por exemplo, por planetários, museus de ciência e astrônomos amadores (situação essa testada com ótimos resultados pelo autor). Por fim, vale mencionar que, neste tipo de aprendizado (conhecido como research-based education, que poderíamos traduzir livremente como aprendizado vinculado à pesquisa), utilizamos intensivamente diversos recursos tecnológicos disponibilizados gratuitamente na internet pelas grandes entidades internacionais que se dedicam à pesquisa e ao estudo das estrelas variáveis tais como softwares específicos, bancos de dados, simulações e cartas para a estimativa das magnitudes. O uso dessa metodologia vinculada à pesquisa, em nossa experiência, se constitui em um fator valioso para desenvolver nos alunos a criatividade, o raciocínio crítico, a familiarização com o método científico e as habilidades para a pesquisa. / This work aims at teaching the fundamental aspects of Stellar Astrophysics to high school students through an empirical approach which uses variable stars observations, data collection, and the analysis and interpretation of brightness changes as key methodological tools. By using some simple techniques (visual photometry) to estimate the values of apparent brightness (magnitudes) of these stars over several months, the student collects his/her own observational data. Subsequently, that data will be plotted in graphs (light curves), whose analysis will in turn allow the determination of its periods and amplitudes of variation, as well as of a series of physical parameters that characterize the physical properties of the stars. The whole study is conducted in a way that shows students several of the major themes of contemporary Astrophysics without losing their sensory link with the direct observation of celestial phenomena - whether with the aid of modest instruments (binoculars or small telescopes) or even naked eye. The final product of our work is a Study Guide called \"Stellar Astrophysics for High School\" in twelve chapters and more than three hundred pages, which is included in their entirety in this monograph. The Guide was developed with the main targets being students and teachers of the formal high school level. Nevertheless, it can also be used by anyone who has an interest in the subject and who possesses the required concepts of high school Mathematics and Physics; or even in non-formal teaching courses that are taught, for example, by planetariums, science museums and amateur astronomers (a situation that has been tested with great results by the author). Last but not least, it is worth mentioning that in this type of learning (known as \"research-based education\") we intensively use various technological resources freely available on the internet from the great international entities that are dedicated to the research and study of variable stars such as specific softwares, databases, simulations and charts for estimating magnitudes. The use of research-based education, in our experience, is a valuable tool to foster and develop students creativity, critical thinking, and the familiarization with the scientific method and research skills.

Este trabalho tem como objetivo o ensino dos fundamentos da Astrofísica Estelar moderna a alunos do Ensino Médio através de uma abordagem empírica que usa como ferramentas principais da metodologia a observação, o registro, a análise e a interpretação das mudanças de brilho das estrelas variáveis ao longo do tempo. Mediante técnicas simples (fotometria visual) para a estimativa dos valores dos brilhos aparentes (magnitudes) dessas estrelas no decorrer de vários meses, o aluno coleta seus próprios dados observacionais. Em seguida, esses dados serão colocados em gráficos (curvas de luz), cuja análise permitirá a medida de seus períodos e amplitudes de variação, bem como a determinação de uma série de parâmetros que caracterizam as propriedades físicas das estrelas. O estudo é conduzido de uma forma que permite apresentar aos alunos vários dos grandes temas da Astrofísica contemporânea sem que eles percam o vínculo sensorial com a observação direta dos fenômenos celestes, seja com auxílio de instrumental modesto (binóculos ou pequenos telescópios), seja até mesmo a olho nu. O produto final de nosso trabalho é um Guia de Estudos intitulado Astrofísica Estelar para o Ensino Médio, em doze capítulos e mais de trezentas páginas, que está incluído em sua íntegra nesta monografia. O Guia foi desenvolvido tendo como alvos principais os alunos e professores do Ensino Médio formal. Não obstante, ele pode ser também utilizado por qualquer pessoa que tenha interesse no assunto e que possua os conceitos necessários de Matemática e Física do Ensino Médio; ou ainda em cursos do ensino não-formal que sejam ministrados, por exemplo, por planetários, museus de ciência e astrônomos amadores (situação essa testada com ótimos resultados pelo autor). Por fim, vale mencionar que, neste tipo de aprendizado (conhecido como research-based education, que poderíamos traduzir livremente como aprendizado vinculado à pesquisa), utilizamos intensivamente diversos recursos tecnológicos disponibilizados gratuitamente na internet pelas grandes entidades internacionais que se dedicam à pesquisa e ao estudo das estrelas variáveis tais como softwares específicos, bancos de dados, simulações e cartas para a estimativa das magnitudes. O uso dessa metodologia vinculada à pesquisa, em nossa experiência, se constitui em um fator valioso para desenvolver nos alunos a criatividade, o raciocínio crítico, a familiarização com o método científico e as habilidades para a pesquisa. / This work aims at teaching the fundamental aspects of Stellar Astrophysics to high school students through an empirical approach which uses variable stars observations, data collection, and the analysis and interpretation of brightness changes as key methodological tools. By using some simple techniques (visual photometry) to estimate the values of apparent brightness (magnitudes) of these stars over several months, the student collects his/her own observational data. Subsequently, that data will be plotted in graphs (light curves), whose analysis will in turn allow the determination of its periods and amplitudes of variation, as well as of a series of physical parameters that characterize the physical properties of the stars. The whole study is conducted in a way that shows students several of the major themes of contemporary Astrophysics without losing their sensory link with the direct observation of celestial phenomena - whether with the aid of modest instruments (binoculars or small telescopes) or even naked eye. The final product of our work is a Study Guide called \"Stellar Astrophysics for High School\" in twelve chapters and more than three hundred pages, which is included in their entirety in this monograph. The Guide was developed with the main targets being students and teachers of the formal high school level. Nevertheless, it can also be used by anyone who has an interest in the subject and who possesses the required concepts of high school Mathematics and Physics; or even in non-formal teaching courses that are taught, for example, by planetariums, science museums and amateur astronomers (a situation that has been tested with great results by the author). Last but not least, it is worth mentioning that in this type of learning (known as \"research-based education\") we intensively use various technological resources freely available on the internet from the great international entities that are dedicated to the research and study of variable stars such as specific softwares, databases, simulations and charts for estimating magnitudes. The use of research-based education, in our experience, is a valuable tool to foster and develop students creativity, critical thinking, and the familiarization with the scientific method and research skills.

Globular clusters are tracers of the formation and evolution of their host galaxies. Kinematics, chemical abundances, age and position of the clusters allows tracing interactions between Milky Way and surrounding galaxies and outlines their chemical enrichment history. In this thesis we analyse mid-resolution spectra of about 800 red giant stars in 51 Galactic globular clusters. It is the first time that [Fe/H] and [Mg/Fe] derived in a consistent way are published for such a huge sample of globular clusters, almost 1/3 of the total number of catalogued clusters. Our metallicities are showed to be more precise than previous works based on mid-resolution spectroscopy. A turnover at [Fe/H] ~ -1.0 is found in the plot [Fe/H] vs. [Mg/Fe] for bulge and halo, although bulge seems to have a more metal-rich turnover, i.e, bulge has more efficient formation than the halo. Comparing the abundances with age the timescale for SNIa to start to become important is 1Gyr. [Fe/H] vs. age corroborates the different star formation efficiency of bulge and halo while [Mg/Fe] does not follow that. Halo was formed in mini halos or dwarf galaxies, and two multiple population clusters had their origin analysed to check it. M 22 seems to have been formed in the Milky Way while NGC 5824 possibly was originated in a dwarf galaxy, although our results are inconclusive for NGC 5824. The Galactic bulge seems to have been formed fast i.e., probably the oldest globular cluster is there. In fact HP 1 has a bluer horizontal branch than expected for its metallicity and we interpret that as an age effect. We determine its distance using light curves of variable stars in order to constrain future age determinations via colour-magnitude diagram. Finally, we investigate interaction between Milky Way and its neighbour galaxy SMC. We find that some star clusters are being stripped out of the SMC main body, which is consistent with tidal stripping scenario for the interaction between the galaxies, instead of ram pressure that would only affect gas. / Aglomerados globulares são traçadores da formação e evolução de suas galáxias. Cinemática, abundâncias químicas, idades e posições dos aglomerados permitem traçar interações entre Via Láctea e galáxias vizinhas e suas histórias de enriquecimento químico. Nesta tese analisamos espectros de média resolução de mais de 800 estrelas gigantes vermelhas em 51 aglomerados globulares Galácticos. É a primeira vez que [Fe/H] and [Mg/Fe] determinados de modo consistente são publicados para uma amostra desse porte, ~1/3 dos objetos catalogados. Nossas metalicidades são mais precisas que trabalhos anteriores similares. Uma quebra em [Fe/H] ~ -1.0 é encontrada no gráfico [Fe/H] vs. [Mg/Fe] para o bojo e halo, embora bojo parece ter uma quebra em [Fe/H] maior, i.e, bojo tem formaçãao mais eficiente que o halo. Comparando abundâncias com idade, a escala de tempo para SNIa ficar importante é 1Gano. [Fe/H] vs. idade corrobora diferentes eficiências de formação do bojo e halo, mas [Mg/Fe] vs. idade não mostra isso. O halo foi formado em mini halos ou galáxias anãs, e dois aglomerados com dispersão em [Fe/H] tiveram suas origens analisadas. M 22 parece ter sido formado na Via Láctea e NGC 5824 possivelmente foi originado em uma galáxia anã, embora os resultados são inconclusivos para NGC 5824. O bojo parece ter sido formado rapidamente e deve possuir o aglomerado mais velho. De fato, HP 1 tem um ramo horizontal mais azul que o esperado para sua metalicidade e vemos isso como um efeito da idade. Determinamos sua distância usando curvas de luz de RR Lyrae de maneira a restringir futuras determinações de idade via diagrama cor-magnitude. Finalmente, investigamos a interação entre Via Láctea e sua galáxia vizinha SMC. Encontramos aglomerados sendo removidos do corpo central da SMC, consistente com cenário de remoção por força de maré para a interação entre as galáxias, em vez de ``ram pressure\'\' que afeta só gás.

Globular clusters are tracers of the formation and evolution of their host galaxies. Kinematics, chemical abundances, age and position of the clusters allows tracing interactions between Milky Way and surrounding galaxies and outlines their chemical enrichment history. In this thesis we analyse mid-resolution spectra of about 800 red giant stars in 51 Galactic globular clusters. It is the first time that [Fe/H] and [Mg/Fe] derived in a consistent way are published for such a huge sample of globular clusters, almost 1/3 of the total number of catalogued clusters. Our metallicities are showed to be more precise than previous works based on mid-resolution spectroscopy. A turnover at [Fe/H] ~ -1.0 is found in the plot [Fe/H] vs. [Mg/Fe] for bulge and halo, although bulge seems to have a more metal-rich turnover, i.e, bulge has more efficient formation than the halo. Comparing the abundances with age the timescale for SNIa to start to become important is 1Gyr. [Fe/H] vs. age corroborates the different star formation efficiency of bulge and halo while [Mg/Fe] does not follow that. Halo was formed in mini halos or dwarf galaxies, and two multiple population clusters had their origin analysed to check it. M 22 seems to have been formed in the Milky Way while NGC 5824 possibly was originated in a dwarf galaxy, although our results are inconclusive for NGC 5824. The Galactic bulge seems to have been formed fast i.e., probably the oldest globular cluster is there. In fact HP 1 has a bluer horizontal branch than expected for its metallicity and we interpret that as an age effect. We determine its distance using light curves of variable stars in order to constrain future age determinations via colour-magnitude diagram. Finally, we investigate interaction between Milky Way and its neighbour galaxy SMC. We find that some star clusters are being stripped out of the SMC main body, which is consistent with tidal stripping scenario for the interaction between the galaxies, instead of ram pressure that would only affect gas. / Aglomerados globulares são traçadores da formação e evolução de suas galáxias. Cinemática, abundâncias químicas, idades e posições dos aglomerados permitem traçar interações entre Via Láctea e galáxias vizinhas e suas histórias de enriquecimento químico. Nesta tese analisamos espectros de média resolução de mais de 800 estrelas gigantes vermelhas em 51 aglomerados globulares Galácticos. É a primeira vez que [Fe/H] and [Mg/Fe] determinados de modo consistente são publicados para uma amostra desse porte, ~1/3 dos objetos catalogados. Nossas metalicidades são mais precisas que trabalhos anteriores similares. Uma quebra em [Fe/H] ~ -1.0 é encontrada no gráfico [Fe/H] vs. [Mg/Fe] para o bojo e halo, embora bojo parece ter uma quebra em [Fe/H] maior, i.e, bojo tem formaçãao mais eficiente que o halo. Comparando abundâncias com idade, a escala de tempo para SNIa ficar importante é 1Gano. [Fe/H] vs. idade corrobora diferentes eficiências de formação do bojo e halo, mas [Mg/Fe] vs. idade não mostra isso. O halo foi formado em mini halos ou galáxias anãs, e dois aglomerados com dispersão em [Fe/H] tiveram suas origens analisadas. M 22 parece ter sido formado na Via Láctea e NGC 5824 possivelmente foi originado em uma galáxia anã, embora os resultados são inconclusivos para NGC 5824. O bojo parece ter sido formado rapidamente e deve possuir o aglomerado mais velho. De fato, HP 1 tem um ramo horizontal mais azul que o esperado para sua metalicidade e vemos isso como um efeito da idade. Determinamos sua distância usando curvas de luz de RR Lyrae de maneira a restringir futuras determinações de idade via diagrama cor-magnitude. Finalmente, investigamos a interação entre Via Láctea e sua galáxia vizinha SMC. Encontramos aglomerados sendo removidos do corpo central da SMC, consistente com cenário de remoção por força de maré para a interação entre as galáxias, em vez de ``ram pressure\'\' que afeta só gás.