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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/16633 |
| Date | 07 April 2014 |
| Creators | Chagas, Maria Liduina das |
| Contributors | CPF:08896135400, http://lattes.cnpq.br/9151590034650501, Martins, Bruno Leonardo Canto, CPF:96670193491, http://lattes.cnpq.br/2673267660389058, Freitas, Daniel Brito de, CPF:57947139334, http://lattes.cnpq.br/2709876077692695, Valio, Adriana Benetti Marques, CPF:10209635819, http://lattes.cnpq.br/1041565102315246, Pacheco, Eduardo Janot, CPF:07425864800, http://lattes.cnpq.br/0350534280247463, Medeiros, Jos? Renan de |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em F?sica, UFRN, BR, F?sica da Mat?ria Condensada; Astrof?sica e Cosmologia; F?sica da Ionosfera |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| 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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