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Espectroscopia de Alta Resolução no Infravermelho de Estrelas Anãs-M, Anãs-G, Subgigantes-G e Gigantes Vermelhas-K Observadas com o APOGEE

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dc.creator MARTINS SOUTO, DIOGO
dc.contributor.advisor1 CUNHA, KATIA
dc.date.accessioned 2022-04-14T16:54:27Z
dc.date.issued 2017-03-02
dc.identifier.citation MARTINS SOUTO, DIOGO. Espectroscopia de Alta Resolução no Infravermelho de Estrelas Anãs-M, Anãs-G, Subgigantes-G e Gigantes Vermelhas-K Observadas com o APOGEE. 2017, 201 páginas da Tese do Programa de Pós-Graduação em Astronomia) - Observatório Nacional, ON. por
dc.identifier.uri http://localhost:8080/tede/handle/tede/90
dc.description.resumo Nesta Tese, apresentamos resultados pioneiros no estudo químico de estrelas anãs-M e mostramos ser possível obter abundâncias detalhadas para treze elementos (C, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn e Fe) a partir da análise em ETL dos espectros na região do infravermelho, entre 1.5 – 1.7 μm, obtidos pelo survey APOGEE. Duas estrelas anãs-M com exoplanetas detectados pela missão Kepler, Kepler-138 e Kepler- 186, foram analisadas em detalhe pela primeira vez na literatura. Nossos resultados indicam que ambas as estrelas possuem metalicidades quase solares, [Fe/H] = -0.09 e -0.08 dex para Kepler-138 e Kepler-186, respectivamente. As metalicidades obtidas para estas estrelas são aproximadamente ∼0.2 dex mais altas que as estimativas da literatura. Estes trabalhos utilizam espectros em baixa resolução e estas diferenças sistemáticas são decorrentes da não consideração das contribuições das linhas de CO e H2O, que afetam as intensidades e larguras equivalentes das linhas espectrais, de Na I e Ca I, utilizadas para determinar as metalicidades em baixa resolução. Um resultado obtido neste trabalho foi que a estrela Kepler-186 é um pouco rica em silício ([Si/Fe] = +0.18), elemento este que controla a estrutura interna de planetas rochosos. Analisamos também uma amostra de 13 estrelas anãs-M (que podem ser utilizadas como uma amostra de calibração), onde 11 destas estão em sistemas binários e outras duas possuem medidas precisas de raio através da interferometria. Nossos resultados indicam que a escala de metalicidade para as estrelas anãs-M, obtida nesta Tese, é compatível com a escala de metalicidades obtida usando espectros ópticos de alta resolução da literatura para as estrelas primárias quentes (tipos espectrais K e G), sem diferenças sistemáticas significativas. Nossa escala de metalicidades também pode ser confirmada a partir do estudo de duas estrelas anãs-M pertencentes ao aglomerado aberto M 67. Obtivemos que as estrelas anãs-M analisadas tem metalicidades muito próximas à solar, o que é esperado para este aglomerado que já foi muito estudado na literatura. A amostra de estrelas analisadas, em M 67, incluiu também: duas anãs-G de tipo solar, duas subgigantes de tipo-G e duas gigantes vermelhas de tipo-K, cobrindo um intervalo de massa entre 0.50 e 1.30 M⊙. A metalicidade média obtida para as oito estrelas analisadas de M 67 foi: 〈A(Fe)〉 = 7.48 ± 0.02, demonstrando um alto grau de homogeneidade. Além do ferro, determinamos também as abundâncias dos seguintes elementos: C, N, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr e Mn. As abundâncias de 12C e 14N obtidas, revelam a assinatura da primeira dragagem, onde: 12C/14N = 2.34, para estrelas subgigantes e 12C/14N = 1.73, para estrelas gigantes vermelhas. Observamos também que mecanismos de difusão e/ou assentamento gravitacional podem estar presentes nas estrelas anãs de M 67 e que as abundâncias dos elementos mais leves, como Na, Mg, Al e Si, são as mais afetadas. Outro resultado obtido, para M 67, é que a estrela 2M08510076+1153115 é uma gêmea solar. O aglomerado aberto NGC 2420 também foi estudado nesta Tese. As abundâncias de 16 elementos químicos (C, N, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co e Ni) foram determinadas em 12 estrelas gigantes vermelhas deste aglomerado. As abundâncias obtidas apresentam diferenças sistemáticas quando comparadas com alguns estudos da literatura e obtivemos uma metalicidade média de 〈[Fe/H]〉 = -0.16 ± 0.04. Das 12 estrelas estudadas, identificamos seis como pertencentes ao ramo das gigantes (RGB) e as outras seis ao agrupamento vermelho (RC). As abundâncias de 12C e 14N obtidas são consistentes com a primeira dragagem, onde A(12C) é ligeiramente menor (na média por -0.06 dex) e A(14N) é ligeiramente mais elevado (na média por +0.11 dex). As razões das abundâncias de carbono sobre nitrogênio obtidas, não indicam difereças significativas entre as estrelas destes dois grupos, com valores médios 12C/14N = 2.50 ± 0.29 (RGB) e 2.36 ± 0.18 (RC). por
dc.description.abstract In this Thesis, we present the first results of a detailed chemical study of M-dwarf stars. We demonstrate that it is possible to obtain elemental abundances of up to thirteen elements (C, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn and Fe) from an LTE analysis of high-resolution near-infrared spectra, between 1.5 - 1.7 μm, obtained by the APOGEE survey. Two M-dwarfs with exoplanets detected by the Kepler mission, Kepler-138 and Kepler-186 were analyzed. Our results indicate that both stars have near-solar metallicities, [Fe/H] = -0.09 and -0.08 dex, for Kepler-138 and Kepler-186, respectively. The metallicities obtained for these stars are roughly ∼0.2 dex higher than literature values derived from low-resolution spectra. These systematic differences may be due to contributions from numerous CO and H2O lines, which affect the intensity and the equivalent widths of Na I and Ca I spectral lines, commonly used to determine the metallicities from low-resolution spectra. One interesting result obtained was that the star Kepler-186 exhibits an enrichment of silicon ([Si/Fe] = +0.18), and this element is important in controlling the internal structure of rocky planets. We also have analyzed a sample of 13 M-dwarf stars (which we can be used as a calibration sample), with 11 of these stars in binary systems having hotter primary stars (of spectral types G and K), while the other two M-dwarfs have precise radii measurements from interferometry. Our results indicate that the metallicity scale for the M-dwarf stars obtained in this thesis is very similar to the metallicity scale obtained from optical high-resolution spectra of the G and K primary stars published in the literature. Our metallicity scale for M-dwarfs is also be confirmed by studying two M-dwarf members of the open cluster M 67. We find that the M-dwarfs analyzed in M67 have metallicities very close to solar, which is expected for this cluster based upon numerous studies in the literature. The stellar sample analyzed in M 67 also included: two solar-type G-dwarfs, two G-type subgiants, and two K-type red giants, covering a range in stellar mass between 0.50 and 1.30 M⊙. The metallicity obtained for the eight stars in M 67 is 〈A(Fe)〉 = 7.48 ± 0.02, showing a high degree of homogeneity. Besides iron, we also determined the abundances of the following elements: C, N, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, and Mn. The abundances of 12C and 14N exhibit the signature of the first dredge-up in the more evolved stars, with 12C/14N = 2.34 for subgiant stars and 12C/14N = 1.73 for the red giant stars. We also found that diffusion and/or gravitational settling effects may be present in the dwarf stars of M 67 where the abundances of the lighter elements, such as Na, Mg, Al, and Si, are the most affected. Another result obtained for M 67 is that the star 2M08510076+1153115 is a solar twin. The open cluster NGC 2420 was also studied in this thesis. Abundances of 16 chemical elements (C, N, O, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni) were determined in a sample of 12 red giant memebers of this open cluster. The abundances obtained shown systematic differences when compared to some studies in the literature. We obtained a mean metallicity of 〈[Fe/H]〉 = -0.16 ± 0.04. From the 12 stars studied, we identified six as belonging to the red giant branch (RGB) and six belonging to the red clump (RC). The abundances of 12C and 14N are consistent with the first dredge-up, where A(12C) is slightly lower (-0.06 dex) and A(14N) is slightly higher (on average by +0.11 dex). The derived abundance ratio of carbon over nitrogen did not indicate significant differences between stars of these two groups, with mean values 12C/14N = 2.50 ± 0.29 (RGB) and 2.36 ± 0.18 (RC). eng
dc.description.provenance Submitted by Christianne Baptista (christiannegarnier@on.br) on 2022-04-14T16:54:27Z No. of bitstreams: 1 Diogo Martins Souto.pdf: 17413613 bytes, checksum: 06c8c5d6fe67af78ae8331ba906996f0 (MD5) eng
dc.description.provenance Made available in DSpace on 2022-04-14T16:54:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diogo Martins Souto.pdf: 17413613 bytes, checksum: 06c8c5d6fe67af78ae8331ba906996f0 (MD5) Previous issue date: 2017-03-02 eng
dc.description.sponsorship Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro - FAPERJ por
dc.format application/pdf *
dc.language por por
dc.publisher Observatorio Nacional por
dc.publisher.department Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG por
dc.publisher.country Brasil por
dc.publisher.initials ON por
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Astronomia por
dc.rights Acesso Aberto por
dc.subject infravermelho: estrelas;estrelas: baixa massa;interacoes planeta-estrela por
dc.subject.cnpq ASTRONOMIA::ASTROFISICA ESTELAR por
dc.title Espectroscopia de Alta Resolução no Infravermelho de Estrelas Anãs-M, Anãs-G, Subgigantes-G e Gigantes Vermelhas-K Observadas com o APOGEE por
dc.type Tese por


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