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Previous issue date: 2014-04-08 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / A descoberta de estrelas gigantes nas regi?es espectrais G e K, apresentando rota??o
de moderada a r?pida e um comportamento individual, ou seja com velocidade
radial constante, representa hoje um importante t?pico de estudos em Astrof?sica Estelar.
Na realidade, tal rota??o an?mala viola claramente as predi??es te?ricas sobre a evolu??o
da rota??o estelar, uma vez que em est?gios avan?ados da evolu??o espera-se que as estrelas
individuais apresentem essencialmente baixos valores de rota??o, devido ? pr?pria
expans?o evolucion?ria. Tal propriedade ? bem estabelecida do ponto de vista observacional,
com diferentes estudos mostrando que para as estrelas gigantes individuais de tipos
espectrais G e K os valores da rota??o s?o tipicamente menores do que 5kms?1
. Esta Tese
busca uma contribui??o efetiva para a solu??o do paradigma acima descrito, tendo como
objetivo a busca por estrelas individuais de tipos espectrais G e K com rota??o an?mala,
ou seja rota??o de moderada a r?pida, em outras classes de luminosidade. Neste contexto,
analisamos uma amostra composta por 2010 estrelas aparentemente individuais, de classes
de luminosidade IV, III, II e Ib, com tipos espectrais G e K, com medidas de velocidade
de rota??o projetada v sin i e velocidade radial obtidas a partir de observa??es realizadas
pelo espectr?metro CORAVEL. Como primeiro resultado de impacto descobrimos a presen?a
de rota??es an?malas tamb?m em estrelas subgigantes, gigantes brilhantes e supergigantes,
ou seja estrelas de classes de luminosidade IV, II e Ib, em contraste com estudos
anteriores que haviam reportado rota??es an?malas apenas entre as gigantes cl?ssicas de
classe de luminosidade III. Tal aspecto se reveste de grande relev?ncia, pois nos permite
analisar a presen?a de rota??es an?malas em diferentes intervalos de massa estelar, uma
vez que as classes de luminosidade aqui consideradas cobrem um intervalo em massa
compreendido entre 0, 80 e 20MJ, aproximadamente. No total, foram descobertas 1 subgigante,
9 gigantes, 2 gigantes brilhantes e 4 supergigantes Ib, nas regi?es espectrais G e
K, apresentando valores de v sin i ? 10kms?1
e comportamento individual. Este total de
17 estrelas corresponde a uma frequ?ncia de 0, 8% de estrelas evolu?das individuais com
rota??es an?malas, entre as estrelas G e K das referidas classes de luminosidades, listadas
no Bright Star Catalog, que ? completo at? magnitude visual 6, 3.
Face a estas novas descobertas, com base em uma amostra completa em magnitude
visual, como aquela do Bright Star Catalog, realizamos uma an?lise estat?stica comparativa
usando o teste Kolmogorov- Smirnov, de onde conclu?mos que as distribui??es
v
da velocidade rotacional, v sin i, para estrelas com rota??es an?malas nas classes de luminosidade
III e II, s?o similares ?s distribui??es de v sin i para sistemas bin?rios espectrosc?picos
com componentes evolu?das do mesmo tipo espectral e classe de luminosidade.
Tal resultado indica que o processo de coalesc?ncia entre estrelas de um sistema bin?rio
pode ser um poss?vel mecanismo para explicar o excesso de rota??o observado em estrelas
an?malas, pelo menos entre as gigantes e gigantes brilhantes, onde o excesso de
rota??o estaria associado ? transfer?ncia de momentum angular para a estrela resultante
da fus?o. Outro resultado relevante da presente Tese, diz respeito ao comportamento do
fluxo de emiss?o em infravermelho na maioria das estrelas com rota??o an?mala aqui estudadas,
onde 14 estrelas da amostra tendem a apresentar um excesso no infravermelho,
quando comparadas com estrelas individuais com baixas rota??es, dentro da respectiva
classe de luminosidade. Tal propriedade representa um v?nculo adicional na busca dos
mecanismos f?sicos respons?veis pela rota??o an?mala observada, uma vez que estudos
te?ricos recentes mostram que a acre??o de objetos de massa sub-estelar, tal como planetas
gigantes e an?s marrons, por uma estrela pode elevar significativamente a rota??o da estrela
acretora e produzir um disco de poeira em torno desta. Este ?ltimo resultado parece
apontar nessa dire??o, uma vez que n?o ? esperado que discos de poeira surgidos durante
o est?gio de forma??o estelar possa sobreviver at? os est?gios da subgigantes, gigantes e
supergigantes Ib. Em s?ntese, nesta Tese, al?m da descoberta de estrelas individuais G e K
com rota??es an?malamente elevadas em rela??o ?quilo previsto pela teoria de evolu??o
estelar, nas classes de luminosidade IV, II e Ib, apresentamos tamb?m a frequ?ncia dessas
estrelas numa amostra completa at? pelo menos magnitude visual 6, 3. Apresentamos,
ainda, s?lidas evid?ncias de que processos de coalesc?ncia em sistemas bin?rios estelares
e processos de acre??o de an?s marrons ou planetas gigantes por estrelas podem atuar
como mecanismos respons?veis pelo referido fen?meno de rota??es an?malas em estrelas
individuais evolu?das. / The discovery of giant stars in the spectral regions G and K, showing moderate
to rapid rotation and single behavior, namely with constant radial velocity, represents
one important topic of study in Stellar Astrophysics. Indeed, such anomalous rotation
clearly violates the theoretical predictions on the evolution of stellar rotation, since in
evolved evolutionary stages is expected that the single stars essentially have low rotation
due to the evolutionary expansion. This property is well-established from the observational
point of view, with different studies showing that for single giant stars of spectral
types G and K values of the rotation are typically smaller than 5kms?1
. This Thesis seeks
an effective contribution to solving the paradigm described above, aiming to search
for single stars of spectral types G and K with anomalous rotation, tipically rotation of
moderate to rapid, in other luminosity classes. In this context, we analyzed a large stellar
sample consisting of 2010 apparently single stars of luminosity classes IV, III, II and
Ib with spectral types G and K, with rotational velocity v sin i and radial velocity measurements
obtained from observations made by CORAVEL spectrometers. As a first result
of impact we discovered the presence of anomalous rotators also among subgiants, bright
giants and supergiants stars, namelly stars of luminosity classes IV, II and Ib, in contrast to
previous studies, that reported anomalous rotators only in the luminosity class III classic
giants. Such a finding of great significance because it allows us to analyze the presence of
anomalous rotation at different intervals of mass, since the luminosity classes considered
here cover a mass range between 0.80 and 20MJ, approximately. In the present survey
we discovered 1 subgiant, 9 giants, 2 bright giants and 5 Ib supergiants, in spectral regions
G and K, with values of v sin i ? 10kms?1 and single behavior. This amount of 17
stars corresponds to a frequency of 0.8% of G and K single evolved stars with anomalous
rotation in the mentioned classes of luminosities, listed at the Bright Star Catalog, which
is complete to visual magnitude 6.3.
Given these new findings, based on a stellar sample complete in visual magnitude,
as that of the Bright Star Catalog, we conducted a comparative statistical analysis
using the Kolmogorov- Smirnov test, from where we conclude that the distributions of
rotational velocity, v sin i, for single evolved stars with anomalous rotation in luminosity
classes III and II, are similar to the distributions of v sin i for spectroscopic binary systems
with evolved components with the same spectral type and luminosity class. This
vii
result indicates that the process of coalescence between stars of a binary system might be
a possible mechanism to explain the observed abnormal rotation in the referred abnormal
rotators, at least among the giants and bright giants, where the rotation in excess would
be associated with the transfer of angular momentum for the star resulting from the merger.
Another important result of this Thesis concerns the behavior of the infrared emission
in most of the stars with anomalous rotation here studied, where 14 stars of the sample
tend to have an excess in IR compared with single stars with low rotation, within of their
luminosity class. This property represents an additional link in the search for the physical
mechanisms responsible for the abnormal observed rotation, since recent theoretical studies
show that the accretion of objects of sub-stellar mass, such as brown dwarfs and giant
planets, by the hosting star, can significantly raise its rotation, producing also a circumstellar
dust disk. This last result seems to point in that direction, since it is not expected
that dust disks occurring during the stage of star formation can survive until the stages
of subgiants, giants and supergiants Ib. In summary, in this Thesis, besides the discovery
of single G and K evolved stars of luminosity classes IV, II and Ib with anomalously high
rotation compared to what is predicted by stellar evolution theory, we also present the
frequency of these abnormal rotators in a stellar sample complete to visual magnitude 6.3.
We also present solid evidence that coalescence processes in stellar binary systems and
processes of accretion of brown dwarfs star or giant planets, by the hosting stars, can act
as mechanisms responsible for the puzzling phenomenon of anomalous rotation in single
evolved stars.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/20104 |
| Date | 08 April 2014 |
| Creators | Silva, R?zia Rodrigues da |
| Contributors | 08896135400, http://lattes.cnpq.br/9151590034650501, Miranda, Antonio Carlos da Silva, 12857645449, http://lattes.cnpq.br/3236324734090101, Martins, Bruno Leonardo Canto, 96670193491, http://lattes.cnpq.br/2673267660389058, Torres, Carlos Alberto, 15174646504, Freitas, Daniel Brito de, 57947139334, http://lattes.cnpq.br/2709876077692695, 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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