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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
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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/20102 |
| Date | 22 December 2014 |
| Creators | Castrillon, Jenny Paola Bravo |
| Contributors | 08896135400, http://lattes.cnpq.br/9151590034650501, Valio, Adriana Benetti Marques, 10209635819, http://lattes.cnpq.br/1041565102315246, Miranda, Antonio Carlos da Silva, 12857645449, http://lattes.cnpq.br/3236324734090101, Martins, Bruno Leonardo Canto, 96670193491, http://lattes.cnpq.br/2673267660389058, Soares, Maria Cristina de Assis Rabello, 93617216668, http://lattes.cnpq.br/4104892051283890, Medeiros, Jos? Renan de |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM F?SICA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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