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Aplicação da técnica de microlentes gravitacionais na busca de exoplanetas de baixa massa
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-03-18) Almeida, Leandro de; Nascimento Júnior, José Dias do; ; ; Martioli, Eder; ; Jablonski, Francisco José; ; Costa, Jefferson Soares da; ; Leão, João Rodrigo Souza;
As lentes gravitacionais foram propostas por Albert Einstein no percurso da elaboração da teoria da relatividade geral. Einstein observou que os objetos massivos curvam o espaço-tempo e desta forma o caminho da luz que passa próximo desses objetos sofre efeitos de deflexão e a luz é desviada nestas proximidades. O regime das lentes gravitacionais pode ser dividido em três regimes básicos: lentes fortes, lentes fracas e microlentes. Esta tese é focada nesta última, as microlentes gravitacionais. Estes eventos de Microlentes Gravitacionais (MG) acontecem quando, a partir da perspectiva do observador, duas estrelas ficam quase alinhadas, uma mais ao fundo (fonte) e outra no meio do caminho (lente). Esse quase alinhamento faz com que a luz da fonte sofra um desvio do seu caminho original. Este desvio da luz gera uma magnificação do brilho da estrela do fundo e se as duas estrelas possuem movimentos relativos que não sejam na direção radial, uma curva de luz característica é produzida. Se a estrela lente possui um planeta, podemos inferir a sua presença através da análise cuidadosa dessa curva de luz e determinar as frações de massa do sistema e também o semi-eixo maior aparente. Esta técnica se diferencia das outras pois, é a única que consegue detectar planetas pequenos além da linha do gelo de suas estrelas. Esses planetas são essenciais para o preenchimento do censo de exoplanetas que temos em nossa galáxia. Neste trabalho nos focamos em buscar planetas de baixa massa em estrelas do tipo solar. Para isso, utilizamos o método semi-analítico de resolução da equação da lente e propomos a parametrização da menor distância entre o trajeto da estrela fonte e a lente principal (parâmetro de impacto µ0) e o ângulo que o caminho da fonte faz com o eixo relativo do sistema (ângulo de impacto α). Esta parametrização força o caminho da fonte a passar pela região de interesse do evento em que seria possível a detecção de planetas de baixa massa, aumentando a probabilidade de detecção de planetas com a massa da Terra. Aplicamos nossa parametrização em eventos de MG disponíveis na literatura e também em curvas de luz de eventos observados no Observatório Pico dos Dias (OPD) nas campanhas observacionais de 2018, 2019 e 2020, que fizeram parte deste doutorado em conjunto da colaboração MicroFun da "Ohio State University". Nesta tese, apresentamos uma discussão detalhada sobre as curvas de cáusticas planetárias em eventos de MG e os efeitos na formação das curvas de luz de um evento envolvendo um planeta com a massa similar à da Terra. Apresentamos também detalhadamente a metodologia de observação fotométrica de eventos de microlentes gravitacionais acompanhados no OPD. Apresentamos ainda uma possível detecção de 3 candidatos à exoplanetas, um deles utilizando dados observados no OPD durante o doutorado. Neste trabalho analisamos a topologia de eventos de MG que produzem curvas de luz em que a detecção de planetas com a massa similar à da Terra é possível.
Estudo da topologia de microlentes gravitacionais e a descoberta de exoplanetas do tipo Terra na zona habitável
(2017-02-10) Almeida, Leandro de; Nascimento Júnior, José Dias do; Leão, João Rodrigo Souza; ; http://lattes.cnpq.br/1503222549970852; ; http://lattes.cnpq.br/5498036360601584; ; Castro, Matthieu Sebastien; ; http://lattes.cnpq.br/3330710354856664; Jablonski, Francisco José; ; http://lattes.cnpq.br/5605590098640584
Na última década, o número de exoplanetas descobertos cresceu exponencialmente, principalmente devido as observações realizadas pela missão Kepler e K2, que no ano de 2016, anunciou 1284 planetas confirmados de uma só vez. Estas descobertas foram feitas utilizando o método de trânsito planetário, que não possui sensibilidade para planetas de baixa massa muito distantes de suas estrelas. A maioria destas descobertas apresentam planetas gigantes com órbitas próximas às suas estrelas. Por outro lado, a técnica de detecção através de microlentes gravitacionais é sensível à planetas de baixa massa em órbitas de 0:5 AU até 10 AU. Esta técnica pode detectar planetas em estrelas de baixa luminosidade pois, depende apenas do campo gravitacional combinado da estrela-planeta, o que seria difícil para as outras técnicas que dependem da luz emitida pela estrela. Até o momento, foram descobertos 47 planetas através desta técnica, que é uma quantidade relativamente pequena comparada com os outros métodos. Nesta dissertação mostramos de maneira detalhada as equações por detrás da teoria de microlentes gravitacionais e suas aplicações na detecção de planetas de baixa massa. Nos focamos na caracterização e análise de sistemas com topologia fechada, em que o planeta tem entre 10 -5 e 10 -6 da massa da estrela e com seu semi-eixo maior em torno de 1 AU, que são sistemas com características de massa e distância parecidos com o sistema Sol-Terra. Também apresentamos uma sugestão de parametrização para o parâmetro de impacto 0 e o ângulo de impacto de forma a reduzir o tempo de busca em curvas de luz geradas a partir de sistemas com topologia fechada. Apresentamos ainda os principais passos para o desenvolvimento de dois códigos que utilizam o método semi-analítico de resolução da equação da lente e o método de simulação por força bruta "Inverse Ray Shooting"(IRS) respectivamente. Esses códigos simulam a topologia e curva de luz de eventos de microlentes gravitacionais, e foram usados para produzir todas as figuras e gráficos apresentados nesta dissertação. Ao final, demonstramos a capacidade do modelo semi-analítico na simulação de curvas teóricas e comparamos essas curvas com eventos reais de microlentes gravitacionais.
O impacto das intervenções não farmacêuticas governamentais durante o primeiro surto pandêmico de SARS-CoV-2: um estudo de modelagem computacional baseado em agentes na cidade de Natal
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-10-25) Carlos, Paulo Henrique Lopes; Figuerola, Wilfredo Blanco; http://lattes.cnpq.br/9912829629195282; http://lattes.cnpq.br/4298391946397790; Costa, César Renno; http://lattes.cnpq.br/9222565820639401; Moioli, Renan Cipriano; http://lattes.cnpq.br/3898958813303048; Almeida, Leandro de
A primeira onda da pandemia de síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 (SARS- CoV-2) atingiu quase todas as cidades do Brasil no primeiro trimestre de 2020 e durou vários meses. Apesar do esforço dos governos estaduais e municipais, uma resposta não homogênea em todo o país resultou em um número de mortos entre os mais altos registrados globalmente. Para avaliar o impacto das intervenções governamentais não farmacêuticas aplicadas por diferentes cidades - como o fechamento de escolas e empresas em geral - na evolução e propagação da epidemia de SARS-CoV-2, construímos um modelo epidemiológico baseado em agentes ajustado às singularidades de cidades isoladas. O modelo incorpora informações demográficas detalhadas, redes de mobilidade segregadas por segmentos econômicos e leis de restrição promulgadas durante o período pandêmico. Como estudo de caso, analisamos como a cidade de Natal - uma capital de médio porte - reagiu à pandemia. Embora nossos resultados indiquem que a resposta governamental foi efetiva (os atos restritivos de mobilidade salvaram muitas vidas), nossas simulações mostraram que a paralisação das atividades escolares foram fundamentais para evitar um elevado número de óbitos (o aumento seria em torno de 514.65%). O fechamento efetivo das atividades trabalhistas diminuiria o número de óbitos em aproximadamente 70.52% e a religiosa em torno de 11.19%. A falta de intervenção teria resultado num cenário catastrófico de 6779 óbitos, esse valor corresponde a cerca de 0.91% da população natalense. As simulações mostram que uma análise compartimental dos cenários alternativos pode informar os formuladores de políticas sobre as medidas mais impactantes para novos surtos de pandemia e apoiar decisões futuras à medida que a pandemia avança.
Li-rich giant stars under scrutiny: binarity, magnetic activity, and the evolutionary status after Gaia DR2
(Oxford University Press, 2020-09-02) Costa, Jefferson Soares da; Almeida, Leandro de; Castro, Matthieu Sebastien; Nascimento Júnior, José Dias do; Gonçalves, B. F. O
We present a study of the evolutionary state of a few lithium-rich giant stars based on the Gaia Data Release 2 (DR2) parallaxes and photometry. We also investigate the chromospheric activity, the presence of a surface magnetic field, and the radial velocity for our sample stars. We analysed both archive and new data. We gathered archive spectra from several instruments, mainly ELODIE and NARVAL, and we added new data acquired with the spectrograph MUSICOS. We applied the least-squares deconvolution technique to obtain Stokes V and I mean profiles to compute longitudinal magnetic field for a subset. Moreover, for the same subset, we analysed the Ca II H&K emission lines to calculate the S-index. We also derived atmospheric parameters and Li abundances for all 18 stars of our sample. We found that stars previously classified as red giant branch (RGB) may actually be at a different evolutionary state. Furthermore, we identified that most stars in our sample with detection of surface magnetic field show at least moderate rotation velocities, but none the less, we could not detect a magnetic field in two fast rotators. Because of our small sample of magnetic giants, it is difficult to determine if the presence of surface magnetic field and the Li-rich giant phenomena could be somehow linked. The large variation of the radial velocity of part of our sample indicates that some of them might have a binary companion, which may change the way we look at the Li problem in giant stars
Máscara para detecção de detritos espaciais em imagens de telescópio adquiridas em modo estático
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-01-31) Giraldo, William Humberto Úsuga; Nascimento Júnior, José Dias do; https://orcid.org/0000-0001-7804-2145; http://lattes.cnpq.br/5498036360601584; http://lattes.cnpq.br/6358472978325069; Costa, Jefferson Soares da; Almeida, Leandro de; http://lattes.cnpq.br/7278094197406927
Detritos orbitais com aproximadamente 10 cm de tamanho podem ser medidos com telescópios terrestres. Estes detritos ameaçam o funcionamento de satélites e trazem impacto na economia e na segurança global das atividades espaciais. Na orbita GEO, onde está a maioria dos satélites com atividade económica, são aproximadamente 842 detritos catalogados. Já em orbita LEO são aproximadamente 13485 detritos catalogados. No entanto, estudos da ESA mostram que centenas de milhões de pequenos objetos acima de 1 mm estão neste momento nas duas orbitas GEO e LEO acima da Terra e ainda não foram catalogados. Neste trabalho criamos um procedimento computacional para detectar detritos espaciais em orbita GEO com imagens obtidas a partir de telescópios em terra e em modo estático, onde as estrelas do fundo do céu aparecem em forma de linhas nas imagens das câmeras CCD (charge-coupled device) e o lixo em forma de pontos. Imagens CCD de 2992 x 2092 pixels (alta resolução) e com 5 graus de campo de visão (FOV) e com 7 segundos de exposição utilizadas neste trabalho foram obtidas com o telescópio (Panoramic Electro-Optical System) PanEOS, de 750 mm de abertura e instalado no observatório do Picos dos Dias do Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA). Este é um telescópio russo, robotizado e com foco no mapeamento de detritos espaciais e é resultado de um acordo entre a Agência Espacial Brasileira (AEB) e a agência espacial russa Roscosmos para monitoramento do céu. Para esta pesquisa adaptamos os pacotes “photoutils” escrito em Python para construir uma máscara e separar estrelas de candidatos a detritos espaciais. Nossa metodologia consistiu em primeiramente suavizar as imagens usando um filtro do tipo Gaussian Kernel em seguida cada elemento foi categorizado em dois grupos e finalmente as estrelas foram apagadas das imagens e resultando assim somente os candidatos de detritos espaciais. Testamos combinações de fluxo para estabelecer o limite de detecção e utilizamos diferentes valos nas PSF’s (points spread function) para determinar o limite da elongação dos objetos. Nossa metodologia trabalha com uma única imagem por vez de forma rápida e eficiente e permite detectar objetos com diferentes PSF, e desta forma requer baixa capacidade de hardware. Nossos resultados nesta fase de validação identificaram 100% dos lixos artificiais de treino e nas imagens reais do telescópio PanEOS, detectamos detritos reais e consistentes com um possível detrito espacial. Este é formalmente o primeiro resultado na pesquisa sobre da detecção, modelagem e monitoramento de Lixo Espacial liderado na UFRN (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeroespacial - PPGEA) e um trabalho de vanguarda no Brasil com relação ao uso das imagens deste telescópio com este objetivo.
Optimized cutting off transit algorithm to study stellar rotation from PLATO mission light curves
(Springer, 2020-06-16) Costa, Jefferson Soares da; Almeida, Leandro de; Anthony, Francys; Mattiuci, Ana Carolina; Castro, Matthieu; Samadi, Reza; Nascimento Júnior, José Dias do
Measuring the stellar rotation of one of the components in eclipsing binaries (EBs) or planetary systems is a challenge task. The difficulty is mainly due to the complexity of analyzing, in the same light curve, the signal from the stellar rotation mixed with the transit signal of a stellar or substellar companion, like a brown dwarf or planet. There are many methods to correct the long-term trend of the light curve. However, the correction often erases the signal of the stellar rotation from spots crossing the visible stellar disk and other weaker signals like planets. In this work, we present the DiffeRencial flUx Method of cuTting Off biNariES (DRUM TONES) to identify the signal of the binary transits and disentangle it from stellar rotation planet signals. We present our technique with applications to EBs from CoRoT, Kepler, Kepler K2 and TESS missions. We also applied our method to simulated synthetic EB from the PLATO mission. Our method shows good agreement in the determination of stellar rotation periods for few observed targets from last space missions, as well it is naturally useful for future European mission, such as PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO)
Spectroscopic and asteroseismic analysis of the secondary clump red giant HD 226808
(IOP Publishing, 2020-05-06) Costa, Jefferson Soares da; Moura, Bruno Lustosa de; Beck, Paul G.; Mauro, Maria Pia Di; Almeida, Leandro de; Duarte, Tharcisyo S. S.; Coelho, Hugo R.; Castro, Matthieu Sebastien; Nascimento Júnior, José Dias do
In order to clarify the properties of the secondary clump star HD 226808 (KIC 5307747), we combined four years of data from Kepler space photometry with high-resolution spectroscopy of the High Efficiency and Resolution Mercator Échelle Spectrograph mounted on the Mercator telescope. The fundamental atmospheric parameters, radial velocities, rotation velocities, and elemental abundance for Fe and Li were determined by analyzing line strengths and fitting-line profiles, based on a 1D local thermodynamic equilibrium model atmosphere. Second, we analyzed a photometric light curve obtained by Kepler and we extracted asteroseismic data of this target using Lets Analysis, Use and Report of Asteroseismology, a new seismic tool developed for the study of evolved FGK solar-like stars. We determined the evolutionary status and effective temperature, surface gravity, metallicity, microturbulence, and chemical abundances for Li, Ti, Fe, and Ni for HD 226808, by employing spectroscopy, asteroseismic scaling relations, and evolutionary structure models built in order to match observed data. Our results also show that an accurate synergy between good spectroscopic analysis and asteroseismology can provide a jump toward understanding evolved stars

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