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Title: Estudo sistemático de estrelas variáveis na era dos grandes surveys
Authors: Lopes, Carlos Eduardo Ferreira
Keywords: Estrelas variáveis. Modulação rotacional. Corot. WFCAM
Issue Date: 1-Mar-2013
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: LOPES, Carlos Eduardo Ferreira. Estudo sistemático de estrelas variáveis na era dos grandes surveys. 2013. 107 f. Tese (Doutorado em Física da Matéria Condensada; Astrofísica e Cosmologia; Física da Ionosfera) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.
Portuguese Abstract: O interesse na análise sistemática de séries temporais de dados astronômicos, bem como o desenvolvimento em instrumentação astronômica e a automação durante as últimas duas décadas, deu origem a várias questões de como analisar e sintetizar a quantidade crescente de dados. Esses dados tem levado a muitas descobertas na astronomia moderna nas áreas da exoplanetologia, asterosismologia e da evolução estelar. Entretanto, os métodos de tratamento e de análise de dados não têm conseguido acompanhar o desenvolvimento dos próprios instrumentos, embora grande esforço tenha sido realizado nessa direção. Neste trabalho, são propostos novos métodos de análise de dados além de dois catálogos de estrelas variáveis que permitiram o estudo da modulação rotacional e da variabilidade estelar. Foram analisados dados de duas missões fotométricas distintas: CoRoT (COnvection ROtation and planetary Transits) e WFCAM (Wide Field CAMera). Esta Tese descreve diversos métodos de análise de dados fotométricos, além de propor e aperfeiçoar técnicas de seleção utilizando-se dos índices de variabilidade. Os índices de variabilidade propostos nesta tese apresentam uma eficiência três maior do que um dos índices mais comumente usados na literatura. Uma rigorosa seleção de curvas de luz é essencial para que todos os subsequentes processos da análise alcancem uma maior eficiência, além de ser um potencial método de busca de periodicidade. A partir da análise desses bancos de dados foram obtidos dois catálogos. Em primeiro lugar, a partir do banco de dados de calibração doWFCAM obtivemos um catálogo com 319 estrelas variáveis observadas nas bandas fotométricas Y ZJHK com períodos variando entre ∼ 0, 2 a ∼ 560 dias. As curvas de luz mostram assinaturas de estrelas do tipo RR-Lyrae, Cefeidas, LPVs, variáveis cataclísmicas, entre diversas outras. Em segundo lugar, obtivemos também um catálogo de 4.206 estrelas com assinaturas típicas de modulação rotacional com os dados do projeto CoRoT, num processo supervisionado. Tal catálogo possui períodos variando entre ∼ 0, 33 a ∼ 92 dias, amplitude de variabilidade entre ∼ 0, 001 e ∼ 0, 5 mag, para estrelas de tipo espectral FGKM com o índice de cor (J − H) variando entre ∼ 0, 0 a ∼ 1, 4 mag. O catálogo de estrelas variáveis doWFCAMestá sendo utilizado para compor um banco de dados de curvas de luz para serem usadas num classificador automático para as estrelas variáveis observadas pelo projeto VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) além de serem um importante passo para estudos de diversos casos científicos. Como por exemplo, um conjunto de 12 estrelas jovens que estão em uma região de formação estelar e o estudo das RR-Lyrae cujas propriedades não são bem estabelecidas no infravermelho. Com base em nossos resultados obtidos com os dados CoRoT foi possível mostrar pela primeira vez o comportamento evolutivo da rotação estelar para um grande conjunto de estrelas obtidos de forma homogênea. Os resultados encontrados estão de acordo com teoria da evolução estelar. Além disso, foram identificadas 4 estrelas que possuem índices de cor, tipo espectral, classe de luminosidade, período de rotação próximos aqueles medidos para Sol, além de 400 estrelas gigantes do tipo espectral M que tem um particular interesse para trabalhos futuros. As estrelas do tipo solar permitem descrever o futuro e o passado do Sol enquanto as estrelasMsão pouco conhecidas. A partir dos nossos resultados foi possível mostrar que o diagrama cor-período apresenta substancial dependência com o avermelhamento, o qual afeta prévias análises da relação idade-período obtidas com os dados do CoRoT. Esta Tese apresenta um grande conjunto de dados para análise de diversos casos científicos, tais como: atividade magnética, variáveis cataclísmicas, anãs marrons, RRLyrae, análogas solares, estrelas gigantes de tipo espectral M, entre outros. Em particular, os dados deste trabalho permitem estudar a relação da atividade magnética com a evolução estelar. Além destes aspectos, esta Tese apresenta classificações mais precisas para uma quantidade significativa de estrelas da base de dados CoRoT e introduz um conjunto de novas ferramentas que podem ser utilizadas para aperfeiçoar todo o processo de análise de bancos de dados fotométricos
Abstract: The interest in the systematic analysis of astronomical time series data, as well as development in astronomical instrumentation and automation over the past two decades has given rise to several questions of how to analyze and synthesize the growing amount of data. These data have led to many discoveries in the areas of modern astronomy asteroseismology, exoplanets and stellar evolution. However, treatment methods and data analysis have failed to follow the development of the instruments themselves, although much effort has been done. In present thesis, we propose new methods of data analysis and two catalogs of the variable stars that allowed the study of rotational modulation and stellar variability. Were analyzed the photometric databases fromtwo distinctmissions: CoRoT (Convection Rotation and planetary Transits) and WFCAM (Wide Field Camera). Furthermore the present work describes several methods for the analysis of photometric data besides propose and refine selection techniques of data using indices of variability. Preliminary results show that variability indices have an efficiency greater than the indices most often used in the literature. An efficient selection of variable stars is essential to improve the efficiency of all subsequent steps. Fromthese analyses were obtained two catalogs; first, fromtheWFCAMdatabase we achieve a catalog with 319 variable stars observed in the photometric bands Y ZJHK. These stars show periods ranging between ∼ 0, 2 to ∼ 560 days whose the variability signatures present RR-Lyrae, Cepheids , LPVs, cataclysmic variables, among many others. Second, from the CoRoT database we selected 4, 206 stars with typical signatures of rotationalmodulation, using a supervised process. These stars show periods ranging between ∼ 0, 33 to ∼ 92 days, amplitude variability between ∼ 0, 001 to ∼ 0, 5 mag, color index (J - H) between ∼ 0, 0 to ∼ 1, 4 mag and spectral type CoRoT FGKM. The WFCAM variable stars catalog is being used to compose a database of light curves to be used as template in an automatic classifier for variable stars observed by the project VVV (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) moreover it are a fundamental start point to study different scientific cases. For example, a set of 12 young stars who are in a star formation region and the study of RR Lyrae-whose properties are not well established in the infrared. Based on CoRoT results we were able to show, for the first time, the rotational modulation evolution for an wide homogeneous sample of field stars. The results are inagreement with those expected by the stellar evolution theory. Furthermore, we identified 4 solar-type stars ( with color indices, spectral type, luminosity class and rotation period close to the Sun) besides 400 M-giant stars that we have a special interest to forthcoming studies. From the solar-type stars we can describe the future and past of the Sun while properties of M-stars are not well known. Our results allow concluded that there is a high dependence of the color-period diagram with the reddening in which increase the uncertainties of the age-period realized by previous works using CoRoT data. This thesis provides a large data-set for different scientific works, such as; magnetic activity, cataclysmic variables, brown dwarfs, RR-Lyrae, solar analogous, giant stars, among others. For instance, these data will allow us to study the relationship of magnetic activitywith stellar evolution. Besides these aspects, this thesis presents an improved classification for a significant number of stars in the CoRoT database and introduces a new set of tools that can be used to improve the entire process of the photometric databases analysis
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/16638
Appears in Collections:PPGFIS - Doutorado em Física

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