Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-03-22T19:28:11Z No. of bitstreams: 1 JennyPaolaBravoCastrillon_TESE.pdf: 21271647 bytes, checksum: 8adb4a5df0dbdb4f20b049cb610cd4d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-03-23T21:59:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JennyPaolaBravoCastrillon_TESE.pdf: 21271647 bytes, checksum: 8adb4a5df0dbdb4f20b049cb610cd4d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T21:59:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JennyPaolaBravoCastrillon_TESE.pdf: 21271647 bytes, checksum: 8adb4a5df0dbdb4f20b049cb610cd4d2 (MD5) Previous issue date: 2014-12-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / An?logas ?s manchas e f?culas fotosf?ricas solares, cuja visibilidade ? modulada por rota??o estelar, as regi?es ativas estelares consistem em grupos de manchas escuras na superf?cie da estrela e f?culas brilhantes causadas pelo seu campo magn?tico. Atualmente, as manchas estelares est?o bem estabelecidas como os principais marcadores usados para estimar o per?odo de rota??o estelar. Por outro lado, o comportamento din?mico das manchas tamb?m pode ser utilizado para analisar outros fen?menos relevantes, tais como a presen?a de atividade magn?tica e os seus ciclos. Para determinar o per?odo de rota??o estelar, identificar a presen?a de regi?es ativas e investigar se a estrela manifesta ou n?o rota??o diferencial, aplicamos dois m?todos: uma an?lise wavelet e um modelo de manchas. O procedimento wavelet tamb?m ? aplicado na an?lise de pulsa??es e na busca por assinaturas espec?ficas para esta variabilidade estelar particular dentre os diferentes tipos de estrelas vari?veis pulsantes. A transformada wavelet tem sido usada como uma ferramenta poderosa para o tratamento de v?rios problemas em astrof?sica. Neste trabalho mostramos que a an?lise em tempo-frequ?ncia das curvas de luz estelares, utilizando a transformada wavelet, ? uma ferramenta pr?tica para a identifica??o de rota??o, atividade magn?tica e assinaturas de pulsa??o. Apresentamos a composi- ??o espectral e as varia??es multiescala das s?ries temporais para quatro classes de estrelas: alvos dominados pela atividade magn?tica, estrelas com planetas, aquelas com tr?nsitos bin?rios, e estrelas pulsantes. Aplicamos a wavelet Morlet de 6 a ordem, que oferece alta resolu??o em tempo e frequ?ncia. Ao aplicar a transformada wavelet no sinal, obtemos os espectros de pot?ncia wavelet local e global. O primeiro ? interpretado como a distribui??o de energia do sinal no espa?o tempo-frequ?ncia, e o segundo ? obtido por integra??o temporal do mapa local. Sendo a transformada wavelet uma ferramenta matem?tica ?til para sinais n?o estacion?rios, esta t?cnica aplicada v ?s curvas de luz, obtidas a partir das miss?es espaciais Kepler e CoRoT, nos permite identificar claramente determinadas assinaturas para diferentes fen?menos. Em particular, foram identificados padr?es para a evolu??o temporal do per?odo de rota??o, bem como uma outra periodicidade decorrente dos efeitos das regi?es ativas nas curvas de luz analisadas; a continuidade de uma determinada escala (frequ?ncia) durante a maior parte do tempo pode representar um indicador de rota??o e atividade. Al?m disso, uma assinatura de padr?o de batimento no mapa wavelet local de estrelas pulsantes ao longo de todo o tempo tamb?m foi detectada. O segundo m?todo ? baseado na detec??o de manchas estelares durante os tr?nsitos de um planeta extrasolar que orbita sua estrela-m?e. Quando um planeta eclipsa sua estrela-m?e ? poss?vel detectar fen?menos f?sicos que ocorrem na superf?cie da estrela. Se uma mancha escura na superf?cie estelar ? eclipsada parcial ou totalmente, a luminosidade estelar integrada aumentar? ligeiramente. A an?lise da curva de luz medida durante um tr?nsito planet?rio nos permite inferir propriedades f?sicas das manchas estelares como o tamanho, a intensidade, a posi??o e a temperatura. Ao detectar a mesma mancha em tr?nsitos consecutivos, ? poss?vel obter informa??es adicionais, como o per?odo de rota??o estelar na latitude do tr?nsito planet?rio, a rota??o diferencial, e os ciclos de atividade magn?tica. Observa??es do tr?nsito planet?rio nas estrelas CoRoT-18 e Kepler-17 foram usadas para aplicar este modelo. / Analogous to sunspots and solar photospheric faculae, which visibility is modulated by stellar rotation, stellar active regions consist of cool spots and bright faculae caused by the magnetic field of the star. Such starspots are now well established as major tracers used to estimate the stellar rotation period, but their dynamic behavior may also be used to analyze other relevant phenomena such as the presence of magnetic activity and its cycles. To calculate the stellar rotation period, identify the presence of active regions and investigate if the star exhibits or not differential rotation, we apply two methods: a wavelet analysis and a spot model. The wavelet procedure is also applied here to study pulsation in order to identify specific signatures of this particular stellar variability for different types of pulsating variable stars. The wavelet transform has been used as a powerful tool for treating several problems in astrophysics. In this work, we show that the time-frequency analysis of stellar light curves using the wavelet transform is a practical tool for identifying rotation, magnetic activity, and pulsation signatures. We present the wavelet spectral composition and multiscale variations of the time series for four classes of stars: targets dominated by magnetic activity, stars with transiting planets, those with binary transits, and pulsating stars. We applied the Morlet wavelet (6th order), which offers high time and frequency resolution. By applying the wavelet transform to the signal, we obtain the wavelet local and global power spectra. The first is interpreted as energy distribution of the signal in time-frequency space, and the second is obtained by time integration of the local map. Since the wavelet transform is a useful mathematical tool for nonstationary signals, this technique applied to Kepler and CoRoT light curves allows us to clearly identify particular signatures for different phenomena. In particular, patterns were identified for the temporal evolution of the rotation period and other periodicity due to active regions affecting these light curves. In addition, a beat-pattern vii signature in the local wavelet map of pulsating stars over the entire time span was also detected. The second method is based on starspots detection during transits of an extrasolar planet orbiting its host star. As a planet eclipses its parent star, we can detect physical phenomena on the surface of the star. If a dark spot on the disk of the star is partially or totally eclipsed, the integrated stellar luminosity will increase slightly. By analyzing the transit light curve it is possible to infer the physical properties of starspots, such as size, intensity, position and temperature. By detecting the same spot on consecutive transits, it is possible to obtain additional information such as the stellar rotation period in the planetary transit latitude, differential rotation, and magnetic activity cycles. Transit observations of CoRoT-18 and Kepler-17 were used to implement this model.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaLC_TESE.pdf: 10138137 bytes, checksum: 77bd9c3c6dc76faa3f4dc70c892af4b1 (MD5) Previous issue date: 2014-04-07 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Stellar differential rotation is an important key to understand hydromagnetic stellar dynamos, instabilities, and transport processes in stellar interiors as well as for a better treatment of tides in close binary and star-planet systems. The space-borne high-precision photometry with MOST, CoRoT, and Kepler has provided large and homogeneous datasets. This allows, for the first time, the study of differential rotation statistically robust samples covering almost all stages of stellar evolution. In this sense, we introduce a method to measure a lower limit to the amplitude of surface differential rotation from high-precision evenly sampled photometric time series such as those obtained by space-borne telescopes. It is designed for application to main-sequence late-type stars whose optical flux modulation is dominated by starspots. An autocorrelation of the time series is used to select stars that allow an accurate determination of spot rotation periods. A simple two-spot model is applied together with a Bayesian Information Criterion to preliminarily select intervals of the time series showing evidence of differential rotation with starspots of almost constant area. Finally, the significance of the differential rotation detection and a measurement of its amplitude and uncertainty are obtained by an a posteriori Bayesian analysis based on a Monte Carlo Markov Chain (hereafter MCMC) approach. We apply our method to the Sun and eight other stars for which previous spot modelling has been performed to compare our results with previous ones. The selected stars are of spectral type F, G and K. Among the main results of this work, We find that autocorrelation is a simple method for selecting stars with a coherent rotational signal that is a prerequisite to a successful measurement of differential rotation through spot modelling. For a proper MCMC analysis, it is necessary to take into account the strong correlations among different parameters that exists in spot modelling. For the planethosting star Kepler-30, we derive a lower limit to the relative amplitude of the differential rotation. We confirm that the Sun as a star in the optical passband is not suitable for a measurement of the differential rotation owing to the rapid evolution of its photospheric active regions. In general, our method performs well in comparison with more sophisticated procedures used until now in the study of stellar differential rotation / A rota??o diferencial superficial ? um importante par?metro para a compreens?o do d?namo hidromagn?tico estelar, instabilidades e processos de transportes no interior estelar, bem como fornece subs?dios para um melhor tratamento das mar?s em bin?rias pr?ximas e sistemas estrela-planeta. As miss?es espaciais MOST, CoRoT e Kepler t?m fornecido uma grande e homog?nea quantidade de dados fotom?tricos. O que permite, pela primeira vez, o estudo da rota??o diferencial em amostras estatisticamente robustas cobrindo quase todos os est?gios da evolu??o estelar. Nesta tese, n?s desenvolvemos e apresentamos um m?todo para medir o limite inferior para a amplitude da rota??o diferencial a partir de s?ries fotom?tricas igualmente espa?adas, tais como aquelas obtidas pelas miss?es espaciais supracitadas. O modelo foi concebido para ser aplicado em estrelas do tipo solar cuja modula??o ?tica ? dominada pelo efeito das manchas estelares. As estrelas s?o selecionadas a partir de uma autocorrela??o das s?ries temporais, o que permite uma determina??o precisa dos per?odos de rota??o das manchas. Um modelo simples de duas manchas ? aplicado juntamente com crit?rios de informa??o bayesiana para selecionar, preliminarmente, os intervalos das s?ries temporais que mostram evid?ncias de rota??o diferencial com manchas de ?rea quase constante. A signific?ncia da rota??o diferencial detectada e as medidas de sua amplitude e incertezas s?o obtidas por an?lise a posteriori bayesiana, em uma aproxima??o Monte Carlo via cadeias de Markov (MCMC). Aplicamos nosso m?todo para o Sol e outras oito estrelas para as quais a modelagem de manchas foi anteriormente realizada. As estrelas selecionadas s?o de tipo espectral F, G e K. Obtivemos ent?o a rota??o diferencial e comparamos os resultados obtidos pelo nosso m?todo com aqueles j? conhecidos na literatura. Entre os principais resultados deste trabalho, encontramos que autocorrela??o ? um m?todo simples e eficaz para sele??o de estrelas com um sinal rotacional coerente, pr?-requisito para uma medida de rota??o diferencial por meio de modelagem de manchas. Para uma an?lise adequada de MCMC ? necess?rio levar em considera??o a forte correla??o entre diferentes par?metros existentes na modelagem de manchas. Para a estrela hospedeira de planeta Kepler-30, encontramos um baixo limite para uma amplitude relativa de rota??o diferencial. Tamb?m, confirmamos ainda que o nosso modelo n?o ? adequado para medir a rota??o diferencial do Sol como uma estrela, na banda ?tica, devido ? r?pida evolu??o de suas regi?es fotosf?ricas ativas. Em geral, o nosso modelo funciona bem em compara??o com os mais sofisticados procedimentos at? agora utilizados no estudo da rota??o diferencial estelar