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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2020.tde-15122020-164651
Documento
Autor
Nome completo
Vinicius Branco Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Coelho, Paula Rodrigues Teixeira (Presidente)
Martins, Lucimara Pires
Moreno, Jorge Luis Melendez
Trevisan, Marina
Título em português
Uma grade de espectros sintéticos para o estudo de múltiplas populações em aglomerados globulares
Palavras-chave em português
Aglomerados Globulares (individual)
Arcturus
Astrofísica Estelar: Abundância Estelar
Astrofísica Estelar: Populações Estelares
Estrelas (individual)
Galáxia (Via Láctea): Aglomerados (Galáxia)
NGC0104
NGC1904
NGC5927.
Sol
Resumo em português
Classicamente considerados como populações estelares simples, os Aglomerados Globulares Galácticos (AGs) são atualmente aceitos como sistemas que abrigam Múltiplas Populações de estrelas (MPs), compostas por pelo menos duas gerações: a primeira caracterizada por uma mistura padrão com enriquecimento de elementos-, observada em estrelas de campo do Halo da Via Láctea (VL); e a segunda caracterizada por um padrão de abundâncias químicas anticorrelacionadas entre CN-ONa, sobrepostas à primeira geração. Coelho et al. (2011) investigou o efeito que este fenômeno teria nas propriedades integradas das populações em um AG rico em metais como o NGC0104 (47Tuc). Os autores concluíram que alguns índices espectrais (CN1, CN2, Ca4227, G4300 e NaD) são bastante afetados pelas abundâncias das anticorrelações e, além disso, que o He enriquecido na segunda geração também influencia os índices das linhas de Balmer através da mudança na temperatura de Turn-Off da população. Nosso projeto teve por objetivo expandir o trabalho de Coelho et al. (2011) aumentando a cobertura em metalicidades e comprimento de onda, de modo a melhor representar a variedade de AGs observada na VL. Para tal, construímos uma grade de espectros estelares sintéticos para a qual revisamos e utilizamos ingredientes atuais para a modelagem da atmosfera e síntese de espectro estelar. Particularmente, a partir de uma métrica estatística, avaliamos a performance de três listas de opacidade atômica da literatura e produzimos duas novas listas, uma calibrada com o Sol e outra com Arcturus. Para calcular os modelos de atmosfera e os espectros sintéticos, desenvolvemos uma série de scripts em Python para manipular e executar em série, respectivamente, os programas ATLAS12 e SYNTHE: o PyGlobsterS. Com a grade de espectros estelares sintetizamos espectros integrados de três AGs usando o mesmo método de Martins et al. (2019). Avaliamos suas performances em relação aos espectros observados de Schiavon et al. (2005) e Usher et al. (2018) e verificamos que nossos espectros integrados em geral performaram melhor do que aqueles calculados em Martins et al. (2019). Finalmente, calculamos os índices de Lick relacionados aos efeitos das MPs e verificamos que nossos resultados corroboram o efeito não-negligível das MPs nos índices sensíveis a C, N, Ca, Na e os de Balmer (exceto H) em NGC0104, conforme apresentado em Coelho et al. (2011). Não obstante, notamos este efeito também em NGC1904 e NGC5927, que estão em outros regimes de metalicidade. Como principal resultado, verificamos, pela primeira vez, que enquanto o impacto das MPs no G4300 parece similar em metalicidades diversas, para os índices CN1, CN2, Ca4227 e NaD as diferenças se tornam maiores quanto mais rica em metal for a população estelar.
Título em inglês
A grid of synthetic spectra for the study of multiple populations on globular clusters
Palavras-chave em inglês
Arcturus
Galaxy (Milky Way): Clusters (Galaxy)
Globular Clusters (individual)
NGC0104
NGC1904
NGC5927.
Stars (individual)
Stellar Astrophysics: Stellar Abundance
Stellar Astrophysics: Stellar Populations
Sun
Resumo em inglês
Classically considered as simple stellar populations, Galactic Globular Clusters (GCs) are nowadays widely accepted as systems harbouring Multiple Populations of stars (MPs), composed at least by two generations: the first characterized by a standard -enhanced metal mixture, observed in field Halo stars of the Milky Way (MW); and the second by an anti-correlated CN-ONa chemical abundances pattern, superimposed on the first generation. Coelho et al. (2011) investigated the effect that such phenomena have on the integrated properties of populations for a metal-rich globular cluster, such as NGC0104 (47Tuc). They found that some spectral indices (CN1, CN2, Ca4227, G4300 e NaD) were appreciably affected by the abundance anti-correlations and that the enhanced He in the second generation of stars affects also the Balmer lines indices of the integrated spectra, through the change of the turn-off temperature of the population. Our project aimed at expanding that work by Coelho et al. (2011) to a larger coverage of metallicities and a wider wavelength range in order to better represent the variety of GCs observed in the MW. Hence, we built a grid of stellar synthetic spectra, reviewing and using up-to-date ingredients for the stellar atmosphere modeling and spectral synthesis. Particularly, from a statistic approach, we evaluated the performance of three atomic line lists from the literature and produced two new lists, one calibrated with the Sun and the other with Arcturus. To calculate the stellar atmosphere models and the synthetic spectra, we developed several Python scripts to manipulate and handle in a serial manner, respectively, the ATLAS12 and SYNTHE programs: the PyGlobsterS. Using the stellar spectra grid, we synthesized the integrated spectra of three GCs using the same method as in Martins et al. (2019). We evaluated their performances regarding the observed ones by Schiavon et al. (2005) and Usher et al. (2017) and verified that our spectra in general perform better than those calculated in Martins et al. (2019). Finally, we calculated the Lick indices related to the effects of the MPs and our results confirm the non-negligible effect of the MPs on indices sensitive to C, N, Ca, Na and the Balmer indices (except H) for NGC0104, as reported by Coelho et al. (2011). Additionally, we noticed this effect also in NGC1904 and NGC5927, which belong to other metallicity regimes. As our main result, we found, for the first time, that while the impact of the MPs on G4300 index looks similar in different metallicities, for the CN1, CN2, Ca4227 and NaD indices these differences become larger for more metal rich stellar populations.
 
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Data de Publicação
2020-12-18
 
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