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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Caracterização de estrelas do tipo Gamma Cassiopeiae
???metadata.dc.creator???: MARTINEZ RIBEIRO, EVANDRO
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LOPES DE OLIVEIRA FILHO, RAIMUNDO
???metadata.dc.description.resumo???: As estrelas Be do tipo �� Cassiopeiae se destacam entre as estrelas massivas por apresenta- rem emissão variável de raios X energéticos de origem térmica. Depois de décadas sendo �� Cassiopeiae a única identificada como tal, outras estrelas Be similares foram descober- tas em levantamentos de fontes de raios X. Atualmente essa classe de emissores de raios X é composta por 12 membros. A descoberta de novos sistemas possibilitou avanços na caracterização da classe mas a origem da emissão em raios X segue em debate: atividades magnéticas nas proximidades da superfície da estrela Be e em seu disco circum-estelar ou acreção de matéria por uma companheira degenerada do tipo anã branca. Ambos os cenários representam quebra de paradigmas sobre estrelas massivas. Não obstante, essas estrelas podem ser progenitores de magnetares ou membros de sistemas Be + anã branca, previstos em grande quantidade na nossa galáxia mas que ainda não foram identificados. Um passo relevante para revelar a origem da emissão em raios X das estrelas do tipo �� Cassiopeiae é a caracterização do espaço de parâmetros associado a esses sistemas. Este trabalho tem como proposta contribuir nesse aspecto através de duas vertentes: (i) investigação da evolução temporal de características fotométricas e espectroscópicas em raios X da estrela HD 161103 a partir de duas observações realizadas com o satélite XMM- Newton; e (ii) monitoramento da estabilidade dos discos circum-estelares e busca por sinais de binaridade de quatro membros da classe (HD 161103, HD 110432, HD 119682 e HD 157832) através de campanhas no óptico realizadas durante 4 anos com o espectrógrafo Coudé do telescópio de 1,6 m do Observatório do Pico dos Dias (Brazópolis, MG). Os espectros ópticos das estrelas �� Cassiopeiae não apresentam diferenças significativas em relação a outras estrelas Be clássicas. Como já apresentado na literatura, as estrelas in- vestigadas ocupam uma faixa extremamente estreita em tipos espectrais, de B0e a B1, 5e, e classe de luminosidade entre III e V compatível com uma população relativamente velha da sequência principal. As estrelas observadas em nossas campanhas apresentaram linhas do hidrogênio e do ferro intensas em emissão e relativamente e estáveis no tempo coberto pela campanha, indi- cando discos circum-estelares densos ou extensos, e dinamicamente estáveis. Mesmo sob limitações climáticas e instrumentais severas, as observações no óptico revelaram indícios de variação em velocidade radial que podem superar ∼ 32 km/s. Apenas �� Cassiopeiae entre todas as estrelas da classe é indicada na literatura como membro de um sistema binário. Sua companheira ainda tem natureza desconhecida e, até o momento, não foram identificadas relações entre a variação da posição orbital da companheira e a emissão em raios X. A primeira observação de HD161103 com o satélite XMM-Newton, em 2004, reportada na literatura, apresenta uma modulação no brilho em raios X com período de 3,2ks. Se confirmada, essa oscilação pode ser reflexo da rotação de um objeto compacto. A investigação inédita da segunda observação da estrela com o mesmo satélite, realizada em 2012, mostrou não haver repetição da modulação vista nos dados colhidos em 2004. Com exceção do período de 3, 2 ks observado em 2004, nenhuma das duas observações apresenta indicativo de periodicidade com frequências inferiores a 10, 4 Hz – limite superior imposto pelos modos de operação da instrumentação do satélite. A luminosidade média em raios X inferida da nova observação é de dois terços da exibida em 2004, mostrando que há variação em escalas de tempo longas. Além disso, o espectro de HD 161103 apresenta um aumento em energia térmica em raios X (de ��T≈ 7,4 para ��T≈ 9,9keV) e indício de abundância química subsolar em ferro. Nossa análise revelou a suspeita de variação da abundância do elemento ferro entre as observações de 2004 e 2012 que, se confirmada, é um indicativo de manifestação de efeito FIP (do acrônimo em inglês para “primeiro potencial de ionização”) inverso associado a atividades magnéticas. Apesar das variações em propriedades espectrais e luminosidade, é notável a constância da dureza espectral da fonte. Análises a partir da razão entre curvas de luz de bandas espectrais distintas e espectroscópicas mostram que a dureza permanece relativamente constante no tempo e em relação ao brilho da fonte mesmo quando comparadas as duas observações. As mudanças espectrais de HD 161103 observadas em raios X não são esperadas no cená- rio de origem dos raios X por acreção mas podem ser acomodadas no cenário magnético. O modelo atualmente proposto para esse cenário prevê a existência de linhas de campos magnéticos multipolares na superfície da estrela e campos magnéticos no interior do disco circum-estelar, com ocorrência de fenômenos de reconexão magnética entre as duas com- ponentes. Baseado no conjunto de evidências acumulado neste trabalho, concluímos que o cenário de atividades magnéticas é o mais provável para explicar a origem da emissão em raios X de HD 161103, e por consequência de todas as estrelas �� Cas.
Abstract: The �� Cassiopeiae-like stars comprise a class of Be stars with variable hard thermal X- ray emission. For a long time, �� Cas was the odd man out among X-ray emitters. More recently, observations of stars with similar features identified by X-ray surveys created new possibilities to test and understand the origin of their peculiar X-ray emission. As of now, there are 12 known members of such class. Two different scenarios were put forward to explain the X-ray emission from these objects: magnetic interactions close to the Be star surface and accretion onto a white dwarf companion. Both scenarios have profound impact in our understanding of massive stars. �� Cas stars can be plausible progenitors of magnetars or account for the missing number of Be + white dwarf which is expected in our galaxy. The true nature of the �� Cassiopeiae-like stars can be revealed through a careful charac- terization of the parameter space of these systems. This work adds to this characterization with two main contributions: (i) investigation of the temporal evolution of fotometric and spectroscopic X-ray properties of the star HD161103 using two XMM-Newton observa- tions; and (ii) searching for signs of binarity and monitoring the stability of the circum- stellar disk of four members of the class (HD 161103, HD 110432, HD 119682, HD 157832) in the visible wavelengths, with a four-year long campaign carried out with the Coudé spectrograph at the 1,6m telescope of the Observatório do Pico dos Dias (Brazópolis, MG - Brazil). Optical spectra of �� Cassiopeiae-like stars does not differ significantly from others clas- sical Be stars. All known �� Cas stars present spectral types between B0e and B1.5e, a surprisingly narrow interval, and luminosity classes between III and V, compatible with an old main-sequence population. The observed spectra of our sample show strong Hy- drogen and Iron emission lines, which suggests the presence of a dense or large and stable circumstellar disk. In spite of climatic and instrumental duress, our spectra show signs of variability in radial velocity of at least ∼ 32 km/s. Of all the �� Cas stars, only �� Cas itself is known to be member of a binary system. The nature of its companion is still unknown and no relation between the relative position of the stars and the X-ray emission has been identified. The first XMM-Newton observation of HD161103, in 2004, exhibited an oscillation of 3.2 ks in its light-curve. If confirmed, this oscillation could be due to the spin period of a putative accreting companion associated with the X-ray emission. In a newer XMM obser- vation, carried out in 2012, the oscillation was not present. Our analysis did not revealed any periodicity with frequencies below 10.4Hz, – limit imposed by the satellite instru- mentation. On the other hand, the average X-ray luminosity in the new observation is two thirds of the one observed in 2004, revealing long scale variability. Also, the spectrum of the new observation shows higher temperature than previously (��T ≈ 9.9 keV instead of ��T ≈ 7.4 keV) and signs of sub-solar Iron abundance. Our analysis shows variations in the Iron abundance between observations and could indicate the presence of an inverse FIP (First Ionization Potential) effect as results from magnetic activities. Spectral and broad band timing analyses show that the spectral hardness of the source remains reasonably constant when comparing both observations and even for each observation separately. The spectral changes observed in X-rays are not expected in the accretion scenario and strengthens the interpretation of the X-ray emission being due to magnetic star-disk interactions. Based on the results of this work and evidences from the current literature, the magnetic scenario is the most likely to explain the origins of X-rays in HD 161103 and maybe for all �� Cassiopeiae-like stars.
Keywords: Astrofisica estelar, raios-x
???metadata.dc.subject.cnpq???: ASTRONOMIA::ASTROFISICA ESTELAR
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Observatorio Nacional
???metadata.dc.publisher.initials???: ON
???metadata.dc.publisher.department???: Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Astronomia
Citation: MARTINEZ RIBEIRO, EVANDRO. Caracterização de estrelas do tipo Gamma Cassiopeiae. 2015, 138 páginas da Dissertação do Programa de Pós-Graduação em Astronomia - Observatório Nacional, ON.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/60
Issue Date: 20-Mar-2015
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado PPGA

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