Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Actividad cromosférica en estrellas tardías |
| Título alternativo: | Chromospheric activity in late-type stars |
| Autor: | Ibañez Bustos, Romina Valeria |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE)
|
| Publicación en la Web: | 2022-11-29 |
| Fecha de defensa: | 2021-10-29 |
| Fecha en portada: | 2021 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas |
| Director: | Buccino, Andrea Paola |
| Consejero: | Mandrini, Cristina Hemilse |
| Jurado: | Torres, Andrea F.; López Fuentes, Marcelo Claudio; Astudillo-Defru, Nicola |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | ESTRELLAS ENANAS TARDIAS; FULGURACIONES; ACTIVIDAD MAGNETICA ESTELAR; CICLOS DE ACTIVIDAD; DINAMO ESTELARLATE-TYPE DWARFS ; FLARES ; STELLAR MAGNETIC ACTIVITY; ACTIVITY CYCLES; STELLAR DYNAMO |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7158_IbanezBustos |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7158_IbanezBustos.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7158_IbanezBustos |
| Ubicación: | Dep.FIS 007158 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Ibañez Bustos, Romina Valeria. (2021). Actividad cromosférica en estrellas tardías. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7158_IbanezBustos |
Resumen:
La medición de actividad y variabilidad estelar se realiza, casi con exclusividad, utilizando como indicador el flujo de las líneas H y K del Ca II (a 396.8 y 393.36 nm, respectivamente), en el extremo azul del espectro visible, asociado también al índice de Mount Wilson S. En general, los estudios observacionales sistemáticos se limitaron a estrellas en el rango F a K tempranas dado que las más tardías presentan muy baja luminosidad en la región espectral de dichas líneas y los tiempos de integración necesarios resultan ser mucho mayores. Sin embargo, en estrellas más frías la convección se vuelve predominante, al punto que las enanas M más tardías son completamente convectivas. Y dado que los campos magnéticos que causan la actividad estelar son creados por la interacción entre la convección y la rotación estelar (dínamo estelar ), es posible encontrar en estrellas tardías niveles de actividad mucho mayores que los que se encuentran en las más tempranas. El estudio de periodicidad tanto para las estrellas M activas (cuyos espectros presentan la línea Hα a 656.2 nm en emisión) como para las inactivas (con Hα en absorción) resulta particularmente interesante, ya que debería brindar información directa sobre la relación entre convección y variabilidad, y en última instancia, sobre los mecanismos responsables del dínamo estelar. Por otro lado, en las últimas décadas, ha surgido un nuevo interés en las enanas M debido a la abundancia de las mismas en la vecindad solar y a que muchas de ellas representan un importante laboratorio para la búsqueda de exoplanetas, debido a la alta tasa de ocurrencia de planetas extrasolares orbitando en su zona de habitabilidad. Sin embargo, la habitabilidad en estos planetas puede verse afectada por los altos niveles de radiación ultravioleta relacionados con la actividad estelar. El objetivo principal de esta tesis es caracterizar la actividad magnética de las estrellas M cercanas, puramente convectivas y aquellas que presentan un núcleo radiativo en diferentes escalas temporales. Para ello, contamos con una muestra total de 36 enanas M de diferentes niveles de actividad. 21 estrellas de la muestra fueron observadas por el Proyecto HKα, programa observacional propio desarrollado en CASLEO desde 1999, donde 10 de ellas son estrellas activas de tipo espectral entre dM0e y dM5e, y el resto son enanas inactivas de tipo espectral dM0-dM4. Las 15 estrellas M restantes de la muestra estudiada, son estrellas de baja masa dM3 a dM6 (<0.35M) activas e inactivas recientemente clasificadas en el catálogo CONCH-SHELL, publicado en el año 2015. En una primer instancia de esta tesis, estudiamos la actividad magnética a corto plazo para detectar y analizar aquellos eventos transitorios que liberan grandes cantidades de energía. Para llevar a cabo este estudio, utilizamos fotometría de alta precisión de los observatorios espaciales Kepler y Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). En esta primera parte, estudiamos 27 enanas M de la muestra pertenecientes al Proyecto HKα y al catálogo CONCH-SHELL y analizamos su frecuencia de fulguraciones y sus períodos de rotación. Con el objetivo de detectar variaciones temporales a largo plazo, combinamos principalmente los índices de Mount Wilson derivados de espectros de CASLEO con aquellos espectros públicos disponibles en la base de datos del European Southern Observatory (ESO) y del Observatorio W. M. Keck. Contamos con un total de 1971 observaciones espectroscópicas tanto propias como públicas, obtenidas entre 1996 y 2019. A partir de las líneas de Ca II, analizamos los niveles de actividad a lo largo de décadas para un total de 23 estrellas, a partir de diferentes métodos de análisis de series temporales no equiespaciadas (periodogramas y wavelets). Detectamos por primera vez ciclos de actividad magnética en AU Microscopii, Ross 128 y Gl 729 y encontramos ciclos de actividad en 12 estrellas de la muestra. Actualmente se conoce que la actividad en las dMs tempranas y aún más frías puede ser caraterizada por su tasa de rotación. Las rotadoras más rápidas (Prot < 10 d) alcanzan un máximo nivel de actividad conocido como régimen saturado. Mientras que las rotadoras lentas, disminuyen su actividad al aumentar el Prot (régimen no saturado). En esta tesis, a partir de mediciones fidedignas de la actividad media a lo largo de décadas, observamos que las estrellas M puramente convectivas de muy baja masa, no acompañan este patrón. Por último, analizamos otros posibles indicadores de actividad estelar más idóneos para estudiar la actividad en enanas M. Dado que la correlación entre los flujos en el centro de las líneas de Ca II y Hα es positiva durante todo el ciclo solar, estudiamos la relación entre ambas líneas para un conjunto de estrellas M activas e inactivas, parcial y puramente convectivas y con diferentes niveles de actividad observables desde el hemisferio Sur. Concluimos que la correlación entre ambos indicadores no siempre es válida para estrellas individuales.
Abstract:
Stellar activity is mainly addressed by the Ca II line-core fluxes (at 396.8 and 393.36 nm, respectively), in the blue extreme of the visible spectrum, also associated to the Mount Wilson S-index. Systematic observations were generally concentrated on F to early K stars, since the late K to M stars are too faint in the blue spectral region and the integration times near the Ca II lines are much longer than for the earlier types. However, convection becomes predominant in cooler stars, to the extent that late M dwarfs are completely convective. And since the magnetic fields responsible for stellar activity are driven by convection and stellar rotation (stellar dynamo), several late-type stars exhibit much higher activity levels than earlier-type ones. In this sense, the characterization of the long-term activity of both active (with Hα line at 656.2 nm in emission) and inactive M stars (with Hα in absorption) could provide information about the relationship between convection and variability, and in consequence of the mechanisms responsible for the stellar dynamo. On the other hand, in the last decades, a new interest in M dwarfs has arisen due to their ubiquity in the solar neighborhood and high occurrence rates of small exoplanets orbiting in their habitable zone, many of them represent an important laboratory for the search for exoplanets. However, the habitability on these planets can be constrained by the high levels of ultraviolet radiation associated with stellar activity. The main objective of this thesis is to characterize of the magnetic activity of near, fully convective stars and those with a radiative core at different time scales. To do so, we analyze a sample of 36 M stars of different activity level. 21 M stars of this sample were observed by the HKα Project, observational program developed at CASLEO since 1999, composed by 10 dM0e-dM5e active and dM0-dM4 inactive dwarfs. The remaining 15 M stars are active and inactive low-mass stars dM3 to dM6 (<0.35 M) recently classified in the CONCH-SHELL catalog, published in 2015. First, we studied the short-term magnetic activity of M dwarfs to detect and analyze those transient events that release large amounts of energy. We employed high-precision photometry obtained from the Kepler and Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) space observatories. We obtained both the flare frequency and rotation period for 27 M dwarfs belonging to the HKα Project and the CONCH-SHELL catalog. In order to detect long-term variations, we mainly combined Mount Wilson indexes derived from CASLEO spectra with those obtained from public spectra available in the European Southern Observatory (ESO) database and from W. M. Keck observatory. Our data set get composed by 1971 own and public spectra observed between 1996 and 2019. Using the Ca II lines, we analyzed the activity levels over decades for a total of 23 stars, using different methods for the treatment of unevenly spaced time series (periodograms and wavelets). We detected for the first time magnetic activity cycles in AU Microscopii, Ross 128 and Gl 729 and we found activity cycles in 12 stars of the sample. It is well-known that the activity level of several early and even cooler M dwarfs can be characterized by their rotation period. Fast rotators (Prot < 10 d) reach a maximum activity level known as the saturated regime, while for slow rotators the activity decreases when the Prot increases (non-saturated regime). In this thesis, from reliable mean activity indicators observed along decades, we observe that fully convective and very low-mass M stars do not follow this pattern. Finally, we analyzed other possible stellar activity indicators more suitable to characterise M dwarfs activity. Since the correlation between the Ca II and Hα line-core fluxes is positive during the whole solar cycle, we studied this correlation for a set of active and inactive southern M stars, partially and fully convective with different activity levels. We concluded that the correlation between both indicators is not always valid for individual stars.
Citación:
---------- APA ----------
Ibañez Bustos, Romina Valeria. (2021). Actividad cromosférica en estrellas tardías. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7158_IbanezBustos
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Ibañez Bustos, Romina Valeria. "Actividad cromosférica en estrellas tardías". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2021.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7158_IbanezBustos
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