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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.14.2019.tde-22052018-174015
Documento
Autor
Nome completo
Leonardo Augusto Gonçalves dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2017
Orientador
Banca examinadora
Moreno, Jorge Luis Melendez (Presidente)
Barbuy, Beatriz Leonor Silveira
Haywood, Raphaëlle Dawn
Nascimento Junior, José Dias do
Título em inglês
The rotational evolution of Sun-like stars and the influence of low-mass binary companions
Palavras-chave em inglês
Binary stars
Solar twins
Stars
Stellar rotation
Sun
Resumo em inglês
The Solar Twin Planet Search program is an unprecedented eort that aimed to procure extrasolar planets in more than 70 stars extremely similar to the Sun. In the course of this program, hundreds of high-quality optical spectra were obtained for these stars using the HARPS spectrograph, which is fed by the ESO La Silla 3.6 m telescope. Beyond the search for exoplanets, the data are invaluable to study the physical properties of Sun-like stars. Particularly in this dissertation, we are interested in verifying if the Sun possesses a regular rotation for its age among stars that are strictly similar to it, how the rotation of solar twins evolve with age and if the rotation of Sun-like stars is influenced by the presence of stellar mass companions. Previous conclusions on the regularity of the Suns rotation have been conflicting, and this is the first time such a large sample of solar twins with high quality spectroscopic data is used to clarify this puzzle. Our results suggest that the Sun is indeed a regular rotator for its age, which favors the use of the solar rotation to calibrate gyrochronology -- the estimation of stellar ages from their rotation. However, these results also imply a rotational evolution process that saturates after the solar age, constituting a departure from the widely used Skumanich relation and posing a challenge for gyrochronology. We securely identified 18 binary or multiple systems in the solar twin sample, of which only three display enhanced rotation for their ages. I estimated the orbital parameters of the binaries from their radial velocity variations, and the results show that their spectroscopic companions lie at orbital periods varying from a few to several years. I conclude that the presence of red or brown dwarf companions at moderate to long orbital periods do not influence the evolution of rotation in these systems, and therefore the main stars should evolve as single in this regard. The peculiarities in HIP 19911, HIP 67620 and HIP 103983 can be fully explained by spectral contamination from their companions.
Título em português
A evolução rotacional de gêmeas solares e a influência de companheiras binárias de baixa massa
Palavras-chave em português
Estrelas
Estrelas binárias
Gêmeas solares
Rotação estelar
Sol
Resumo em português
O programa The Solar Twin Planet Search é um esforço sem precedentes na procura de planetas extra-solares em mais de 70 estrelas extremamente similares ao Sol. Ao longo desse programa, centenas de espectros ópticos de alta qualidade foram obtidos com o espectrógrafo HARPS, que está instalado no telescópio de 3,6 m do Observatório de La Silla. Além da busca de exoplanetas, estes dados são úteis para estudar as propriedades físicas de estrelas como o Sol. Estamos interessados em verificar se o Sol possui uma rotação regular para sua idade quando comparado com estrelas estritamente similares a ele, como que a rotação de gêmeas solares evolui com o tempo e se a rotação dessas estrelas é influenciada pela presença de companheiras estelares. Conclusões anteriores na regularidade da rotação solar são conflitantes, e esta é a primeira vez que uma amostra grande de gêmeas solares com dados espectroscópicos de alta qualidade é usada para esclarecer essa questão. Nossos resultados sugerem que o Sol de fato rota regularmente para sua idade, o que favorece o uso da rotação solar para calibrar a girocronologia -- a estimativa de idades estelares a partir de sua rotação. No entanto, tais resultados também implicam em um processo de evolução rotacional que satura depois da idade solar, constituindo um desvio da amplamente usada relação de Skumanich e apresentando um desafio para a girocronologia. Nós identificamos 18 sistemas binários na amostra de gêmeas solares, das quais apenas três mostram rotações elevadas para suas idades. Os parâmetros orbitais das binárias foram estimados a partir da variação de suas velocidades radiais, e os resultados mostram que suas companheiras espectroscópicas possuem períodos orbitais variando de alguns poucos até muitos anos. Concluimos que a presença de companheiras do tipo anãs vermelhas ou marrons em períodos orbitais moderados não influenciam a evolução rotacional desses sistemas. As peculiaridades de HIP 19911, HIP 67620 e HIP 103983 podem ser completamente explicadas por contaminação espectral de suas companheiras.
 
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tese.pdf (4.71 Mbytes)
Data de Publicação
2019-01-22
 
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