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???metadata.dc.type???: Tese
Title: UM ESTUDO SOBRE A ORIGEM DO FLÚOR NA VIA LÁCTEA E NA GRANDE NUVEM DE MAGALHÃES
???metadata.dc.creator???: FRAGA GUERCO, RAFAEL
???metadata.dc.contributor.advisor1???: CUNHA, KATIA
???metadata.dc.description.resumo???: A origem do elemento flúor ainda não é bem conhecida, mas sabe-se que este elemento pode ser produzido em quatro sítios: estrelas do ramo assintótico das gigantes, via capturas de nêutrons e prótons durante pulsos térmicos na queima do He; espalação de um próton do elemento 20Ne após ser excitado por um neutrino, este processo ocorre na fase de supernova de Tipo II; em núcleos queimando He em estrelas Wolf-Rayet passando por altas taxas de perda de massa; e estrelas de alta massa, baixa metalicidade e alta rotação. Neste trabalho apresentamos resultados das abundâncias de flúor, além de carbono e sódio para uma amostra de gigantes vermelhas dos aglomerados globulares M4 e ω Centauri, abundâncias de flúor e ferro para as estrelas da amostra do disco Galáctico e abundâncias de flúor para as estrelas da Grande Nuvem de Magalhães. As abundâncias químicas foram calculadas por síntese espectral em Equilíbrio Termodinâmico Local usando o código Turbospectrum, que é compatível com os modelos de atmosferas esféricos MARCS adotados neste trabalho. Os espectros analisados das estrelas foram obtidos em alta resolução na região do infravermelho na banda K com os espectrógrafos Phoenix no telescópio Gemini Sul de 8,1 metros, IGRINS no telescópio Harlan J. Smith de 2,7 metros do Observatório de McDonald, CRIRES no Very Large Telescope de 8,2 metros do ESO, FTS no telescópio de 4,0 metros do Kitt Peak National Observatory, Phoenix no telescópio de 2,1 metros também do Kitt Peak National Observatory e iSHELL no Infrared Telescope Facility de 3,0 metros. Adicionalmente, analisamos alguns espectros de alta-resolução no ótico obtidos com o espectrógrafo SES no telescópio de 2,1 metros Struve Telescope do Observatório de McDonald. As abundâncias de flúor para as estrelas da amostra foram derivadas usando a linha rotacional-vibracional da molécula HF R9, e sempre que possível, medimos também as linhas R13, R14, R15 e R16, todas próximas à λ2,3μm. Nossos resultados indicam uma redução significativa nas abundâncias de flúor quando comparadas a valores anteriores da literatura, devido a uma revisão para baixo no potencial de excitação da linha de HF R9 usada nesta análise. As abundâncias de flúor obtidas para as gigantes vermelhas de M4 apresentam uma anticorrelação com as abundâncias de Na, seguindo o padrão típico das variações de abundâncias visto em aglomerados globulares entre populações estelares distintas; nossos resultados indicam que à medida que a abundância de Na cresce ∼ +0,4 dex a abundância de flúor decresce de -0,2 dex. Uma comparação das abundâncias determinadas com predições dos modelos indica que as estrelas responsáveis pela anticorrelação entre as abundâncias de flúor e sódio observada em M4 são estrelas AGB mais massivas com massas M ≥ 6M�. A amostra analisada de estrelas de gigantes vermelhas do disco Galáctico abrange uma faixa significativa de metalicidade ([Fe/H]∼-1,2 – 0,0 dex); estas estrelas são membros prováveis iv do disco fino e espesso / halo, sendo duas delas membros prováveis da sobredensidade Monoceros. Nossos resultados indicam que em baixas metalicidades, -1,2 < [Fe/H] < -0,4 dex, a abundância de flúor varia como um elemento primário com relação à abundância de Fe, mantendo um valor subsolar constante de [F/Fe] entre ∼-0,3 e -0,4 dex. Em metalicidades maiores, no entanto, a razão [F/Fe] decresce rapidamente com [Fe/H] apresentando um comportamento quase secundário em relação ao Fe. Um dos modelos de evolução química da literatura que inclui a nucleossíntese por neutrinos descreve aproximadamente o platô de [F/Fe] observado em baixa metalicidade, enquanto que a razão [F/Fe] neste modelo cresce atingindo um valor aproximadamente solar para maiores metalicidades, conforme encontrado para nossa amostra do disco fino. A amostra de estrelas prováveis do disco espesso (|Z|>300 pc) cobre distâncias Galactocêntricas Rg ∼ 6–13,7 kpc. Estas estrelas exibem valores aproximadamente constantes de [F/Fe], indicando um gradiente de abundâncias de flúor bastante plano em uma porção significativa da Galáxia, a uma distancia |Z|>300 pc do plano médio Galáctico. A amostra analisada de estrelas da Grande Nuvem de Magalhães são do campo e do aglomerado estelar NGC 2203. Nossos resultados indicam que as estrelas de NGC 2203 seguem aproximadamente o comportamento primário do flúor em relação ao ferro, tal como encontrado para as estrelas do disco espesso / halo Galácticos. Os valores de [F/Fe] para as estrelas do campo da Grande Nuvem da Magalhães é significamente mais baixo (∼ 0,6 dex) do que os valores das estrelas da nossa Galáxia no mesmo intervalo de metalicidade. Adicionalmente, existe uma tendência de decréscimo moderado da razão [F/O] com a abundância de oxigênio, o que também é observado de um modo geral nos modelos que incluem produção de flúor em supernovas de Tipo II na Galáxia. Artigos originados deste trabalho de tese: 1) “Fluorine Abundances in the Globular Cluster M4”, Rafael Guerço, Katia Cunha, Verne V. Smith, Claudio B. Pereira, Carlos Abia, David L. Lambert, Patrick de Laverny, Alejandra Recio-Blanco & Henrik Jönsson 2019, ApJ, 876, 43 2) “Fluorine Abundances in the Galactic Disk”, Rafael Guerço, Katia Cunha, Verne V. Smith, Christian R. Hayes, Carlos Abia, David L. Lambert, Henrik Jönsson & Nils Ryde 2019, ApJ, submetido e aceito para publicação
Abstract: The astrophysical origin of fluorine is not yet well known, but it is suggested that this element might be produced in four sites: stars on the asymptotic giant branch, via neutron and proton captures during He-burning thermal pulses; spallation of a proton of the 20Ne element after being excited by a neutrino, this process occurs in the Type II supernova phase; in core He-burning inWolf-Rayet stars experiencing high rates of mass loss; and mass loss from low-metallicity rapidly-rotating massive stars. In this work we present results for fluorine abundances, as well as carbon and sodium, in red giant samples from the globular clusters M4 and ω Cen, fluorine and iron abundances in a sample of Galactic disc red giants, and fluorine abundances in Large Magellanic Cloud red giants. The chemical abundances were calculated from spectrum synthesis in Local Thermodynamic Equilibrium using the Turbospectrum code, which is compatible with the MARCS spherical atmospheric models adopted in this work. The high-resolution stellar spectra analyzed here were obtained in the infrared region of the K band with the spectrographs Phoenix on the 8.1 meter Gemini South telescope, IGRINS on the 2.7- meter Harlan J. Smith telescope at the McDonald Observatory, CRIRES on the 8.2-meter Very Large Telescope of ESO, the FTS on the 4.0-meter telescope at the Kitt Peak National Observatory, Phoenix on the 2.1-meter telescope, also at the Kitt Peak National Observatory, and iSHELL on the 3.0-meter Infrared Telescope Facility on Maunakea. Additionally, we analyzed high-resolution optical spectra obtained with the SES spectrograph on the 2.1-meter Struve Telescope at the McDonald Observatory. Fluorine abundances in the samples of stars were derived using the (1-0)R9 rotational-vibrational line of the HF molecule, and whenever possible we also measured the R13, R14, R15 and R16 lines, all close to λ2.3μm. Our results find a significant reduction in fluorine abundances compared to previous literature values, due to a downward revision of the excitation potential of the HF R9 line used in this analysis. Fluorine abundances obtained for the M4 red giants show an anti-correlation with Na abundances, following the typical pattern of abundance variations seen in globular clusters between distinct star populations; our results indicate that as the abundance of Na increases by ∼ +0.4 dex, the fluorine abundance decreases by -0.2 dex. A comparison of the determined abundances with model predictions indicate that the stars responsible for the anti-correlation between the fluorine and sodium abundances observed in M4 are massive AGB stars, with masses M ≥ 6M�. The analysis of red giant stars from the Galactic disk covers a significant range in metallicity ([Fe/H]∼-1,2 – 0,0 dex); these stars are probable members of the thin and thick disk / halo, two of them likely members of the Monoceros over-density. Our results indicate that at low metallicity, -1.2 < [Fe/H] < -0.4 dex, the fluorine abundance varies as vi a primary element with respect to the Fe abundance, maintaining a constant subsolar value of [F/Fe] between ∼ -0.3 and -0.4 dex. In the higher metallicities, however, the [F/Fe] ratio decreases rapidly with [Fe/H], exhibiting an almost secondary behavior with respect to Fe. One of the chemical evolutionary models from the literature that includes neutrino nucleosynthesis, describes approximately the observed [F/Fe] plateau at lower metallicities, while the [F/Fe] ratio in this model increases to an approximately solar value at higher metallicities, as found for our thin disc sample. The probable stars from the thick disk (|Z| > 300 pc) spans Galactocentric distances from Rg ∼ 6–13.7 kpc. These stars exhibit an approximately constant values of [F/Fe], indicating a nearly flat fluorine abundance gradient across a significant portion of the Galaxy at distances of |Z|> 300 pc from the Galactic mean plane. The stars from the Large Magellanic Cloud are from the field and the populous cluster NGC 2203. Our results indicate that the stars of NGC 2203 follow approximately the primary behavior of fluorine with respect to iron as found for Galactic thick disk / halo disk stars. The values of [F/Fe] for stars in the Large Magellanic Cloud field are significantly lower (∼0.6 dex) than the values for stars in our Galaxy over the same range of metallicity. Additionally, there is a tendency for a moderate decrease in the [F/O] ratio with the oxygen abundance, which is also generally predicted from models that include fluorine production in Type II supernovae in the Galaxy.
Keywords: abundância;flúor;gigante vermelha;aglomerado globular, M4, ω Centauri;disco Galáctico;LMC
???metadata.dc.subject.cnpq???: ASTRONOMIA::ASTROFISICA EXTRAGALACTICA
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: FRAGA GUERCO, RAFAEL. UM ESTUDO SOBRE A ORIGEM DO FLÚOR NA VIA LÁCTEA E NA GRANDE NUVEM DE MAGALHÃES. 2019, 164 páginas da Tese do Programa de Pós-Graduação em Astronomia - Observatório Nacional, ON.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/74
Issue Date: 26-Sep-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado PPGA

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