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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.14.2020.tde-26052019-143801
Documento
Autor
Nome completo
Bruno Correia Mota
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Carciofi, Alex Cavalieri (Presidente)
Bjorkman, Jon Eric
Fernandes, Marcelo Borges
Magalhaes, Antonio Mario
Souza Junior, Armando Domiciano de
Título em inglês
BeAtlas: A grid of synthetic spectra for Be stars - Bayesian inference of the physical properties of B and Be Stars
Palavras-chave em inglês
Astronomy
astrophysics
bayesian method
Be stars
stellar physics
Resumo em inglês
Classical Be stars are the only Main Sequence stars that possess Keplerian decretion circumstellar disks ruled by viscous processes. The physical properties of the disk can be studied by modeling its structure and solving the radiative transfer problem. In this point, the production of synthetic observables arises as a tool to investigate the physical quantities of the system. Among the proposed models to the disk formation, the Viscous Decretion Disk model is the current paradigm, correctly describing a large set of evidences that implies viscous shear is the mechanism driving the disk outflow. The modeling of stars is a challenger that demands, sometimes, very elaborate tricks to achieve confident results. Despite this, when we include other elements to the model (e.g. magnetic fields and rotation), the modeling can become very complex. In our study, we aim to study classical Be stars which are known by its rapid rotation rate and non-radial pulsations. These elements are, in some way, at the origin of circumstellar decretion disks. Our main goal is to infer stellar, disk, geometrical parameters, and the interstellar extinction, without neglecting their uncertainties and correlations, for two specific cases (alpha Arae and beta CMi) and for a set of 111 rapid rotating main sequence stars. For such a purpose, we make use of different observables, basically photometric and polarimetric data. We use a modern statistical procedure employed by the code Emcee, stellar parameters based on evolutionary models of the astrophysics group of the University of Geneva, and the code \textsc used to model the physical processes that occur into Be disks. To constrain the solutions, domain knowledge of $v \sin i$ and parallax were adopted. We provide a inference tool for the Monte Carlo Markov Chain modeling of Be stars and hot main-sequence O, B and A stars. Our tool includes important effects due to the rapid rotation. The potential of the observables in constraining the stellar parameters is discussed. A catalog of the inferred parameters and a discussion about their correlations are shown. We also present the first multi-technique treatment of a late- and early-type Be star, beta CMi and alpha Arae. The correlations found show that the parameters are coupled. This corroborates the hypothesis that an independent inference of any parameter could propagate errors. For beta CMi, the analysis reveals a circumstellar disk truncated by a companion or a dissipating disk. Moreover, our results suggest the sub-spectral type B8e for this star. For alpha Arae, the analysis also indicates a truncated disk, a thick circumstellar disk and B2e as spectral-type. The thesis is organized as follows. First, we introduce essential topics in Chapter 1. The tools and the grid used are shown in Chapters 2 and 3. In Chapter 4, we describe the adopted Bayesian approach used. After, we list observational dataset gathered into groups based on their features (Chap. 5). We discuss and analyze the results in Chapters 6 and 7. We summarize our conclusions in Chapter 8. The published articles, tutorials, and tables are in the appendices.
Título em português
BeAtlas: Uma grade de espectros sintéticos para as estrelas Be: Inferência Bayesiana das propriedades físicas de estrelas
Palavras-chave em português
Astrofísica Estelar
Astronomia
Estrelas Be
Método Bayesiano
Resumo em português
Estrelas Be clássicas são as únicas estrelas de Sequência Principal que possuem discos circunstelares keplerianos de decréscimo regidos por processos viscosos. As propriedades físicas do disco podem ser estudadas através da modelagem de suas estruturas e da solução do problema de transporte radiativo. Neste ponto, a produção de observáveis sintéticos surge como uma ferramenta de investigação das quantidades físicas destes sistemas. Entre os modelos propostos para a formação do disco, o modelo de Disco de Descréscimo Viscoso é o paradigma atual, tendo descrito corretamente uma grande quantidade de evidências que a viscosidade é o mecanismo que dirige o outflow do disco. A modelagem de estrelas é um desafio que demanda, algumas vezes, truques muito elaborados para que possamos obter resultados confiáveis. Apesar disto, quando incluímos outros elementos aos modelos (p.e. campos magnéticos e rotação), a modelagem pode tornar-se muito complexa. Em nosso estudo, buscamos estudar estrelas Be clássicas que são conhecidas pela rápida rotação e por pulsações não-radiais. Estes elementos estão, de alguma maneira, na origem dos discos circunstelares observados nestes objetos. Nosso objetivo principal é inferir os parâmetros físicos destes objetos (estelares, discos , geométricos e de extinção) sem desconsiderar as suas incertezas e correlações, para dois casos específicos (alpha Arae e beta Cmi) e para um conjunto de 111 estrelas em alta rotação pertencentes à Sequência Principal. Para tal fim, utilizamos diferentes observáveis, basicamente dados de fotometria e polarimetria. Usamos uma ferramenta estatística moderna empregada pelo código Emcee, parâmetros estelares baseados em modelos de evolução estelar do grupo de astrofísica da Universidade de Genebra, e o código HDUST utilizado para modelar processos físicos que ocorrem em discos de Be. Para vincular as soluções, adotamos dados de vsini e paralaxe disponíveis na literatura. Concebemos uma ferramenta de inferência para a modelagem Monte Carlo Markov Chain de estrelas Be, O, B e A na Sequência Principal. Nossa ferramenta inclui importantes efeitos devido a alta rotação. O potencial dos observáveis em vincular os parâmetros é discutido. Um catalogo dos parâmetros inferidos e uma discussão sobre suas correlação são apresentados. Também apresentamos a primeiro tratamento multitécnica de uma estrela Be late-type ( beta Cmi) e de outra early-type (alpha Arae). As correlações encontradas mostram que os parâmetros são acoplados. Isto corrobora a hipótese de que uma inferência independente de qualquer outro parâmetro poderia propagar erros. Para beta Cmi, a análise revela um disco circunstelar truncado por uma companheira ou disco em dissipação. Além do mais, nossos resultados sugerem um subtipo espectral B8e para esta estrela. Para alpha Arae, a análise também indica um disco espesso truncado e um subtipo espectral B2e. A tese está organizada como se segue. Primeiro, introduzimos tópicos essenciais no Capítulo 1. As ferramentas e a grade de modelos usada são apresentadas nos Capítulos 2 e 3. No Capítulo 4, descrevemos o método Bayesiano adotado. Em seguida, listamos dados observacionais organizados em grupos baseados em suas características (Cap. 5). Discutimos e analisamos os resultados nos Capítulos 6 e 7. Resumimos nossas conclusões no Capítulo 8. Os artigos publicados, tutoriais e tabelas estão nos Apêndices.
 
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Data de Publicação
2020-01-31
 
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