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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78449
Type: | Tese |
Title: | Uma nova interpretação acerca do impacto da frenagem magnética e interação de maré na evolução da rotação estelar |
Authors: | Santiago, Thiago de Melo |
Advisor: | Freitas, Daniel Brito de |
Keywords in Brazilian Portuguese : | Rotação estelar;Frenagem magnética;Interações de maré;Mecânica estatística não extensiva |
Keywords in English : | Stellar rotation;Star-planet interaction;Equilibrium tides interactions;Non-extensive statistical mechanics |
Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA |
Issue Date: | 2024 |
Citation: | SANTIAGO, T. M. Uma nova interpretação acerca do impacto da frenagem magnética e interação de maré na evolução da rotação estelar. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A rotação estelar é uma propriedade física que controla a evolução estelar e influencia a evolução de sistemas planetários no que tange a formação de atmosferas e o estabelecimento de condições de habitabilidade nesses planetas. Os mecanismos de perda e/ou de transferência de momento angular pelos campos magnéticos ao longo da evolução estelar ainda estão sob intenso debate. A frenagem magnética por ventos estelares é um dos mecanismos mais duradouros que atua na redução do momento angular das estrelas. Com os dados fotométricos e os parâmetros orbitais que vem sendo disponibilizados principalmente por missões espaciais como a Kepler e Transiting Exoplanet Survey Satellite-TESS é possível testarmos modelos que consideram a influência da frenagem magnética por ventos estelares juntamente com os efeitos de maré decorrentes da interação estrela-planeta, em um contexto de marés de equilíbrio. No presente estudo, propomos a utilização de um modelo estatístico não extensivo caracterizado por um índice q para descrever a evolução da rotação de estrelas sob frenagem magnética sem a presença de planetas e de estrelas companheiras, bem como, considerando a superposição dos possíveis efeitos de maré decorrentes da interação estrela-planeta. Os desvios dos valores de q a partir do índice de Skumanich foram calculados a partir do cruzamento de catálogos contendo dados fotométricos obtidos pela missão Kepler, resultando em uma amostra com de 16 220 estrelas ativas nos estágios de gigante vermelha e de sequência principal. No estudo considerando as interações de maré, partimos de um conjunto de dados compreendendo 152 sistemas planetários, totalizando 200 exoplanetas com massas entre 0,4 massa terrestre e 20 massas de Júpiter, períodos orbitais entre 0,3 e 225 dias e medidas de semi-eixo maior inferiores a uma unidade astronômica, refinamos a nossa amostra para nos restringir a sistemas com uma única estrela e com massas estelares abaixo do limite de Kraft, considerando vários regimes de período de rotação orbitale rotação estelar. Em contexto somente de frenagem magnética, verificou-se que o índice de frenagem encontra-se no intervalo 1 ≤ q ≤ 3, sendo consistente, portanto, com a predições do modelo de vento estelar magnetizado e apresentando transições entre os valores extremos para estrelas mais massivas do que 1,3 massa solar e rotadores rápidos da sequência principal. A partir da análise do índice q considerando a interação de maré, nota-se uma forte anticorrelação entre o índice de marés em relação à massa e o raio planetário e, na maioria dos sistemas examinados, o impacto desta interação é reduzido para valores com q < 4 e, portanto, a evolução da rotação estelar é predominantemente impulsionada pelo vento estelar magnetizado, colocando a interação de maré em um papel secundário. Além disso, para os sistemas planetários com índice q > 4, a evolução rotacional das estrelas habitando planetas com medidas de semieixo maior inferiores ao raio de corrotação permanece amplamente afetada pela interação de marés. |
Abstract: | Stellar rotation is a physical property that controls stellar evolution and influences the evolution of planetary systems in terms of the formation of atmospheres and the establishment of habitable conditions on these planets. The mechanisms of loss and/or transfer of angular momentum by magnetic fields throughout stellar evolution are still under intense debate. Magnetic braking by stellar winds is one of the longest-lasting mechanisms that acts to reduce the angular momentum of stars. With the photometric data and orbital parameters that have been made available mainly by space missions such as Kepler and Transiting Exoplanet Survey Satellite-TESS, it is possible to test models that consider the influence of magnetic braking by stellar winds together with tidal effects resulting from star-planet interaction in a context of equilibrium tides. In the present study, we propose the use of a non-extensive statistical model characterized by a q index to describe the rotation evolution of stars under magnetic braking without the presence of planets and companion stars, as well as considering the superposition of possible tidal effects resulting from star-planet interactions. The deviations of the q values from the Skumanich index were calculated by crossing catalogs containing photometric data obtained by the Kepler mission, resulting in a sample of 16,220 active stars in the red giant and main sequence stages. From a data set comprising 152 planetary systems, totaling 200 exoplanets with masses between 0.4 Earth masses and 20 Jupiter masses, orbital periods between 0.3 and 225 days and semi-major axis measurements less than one astronomical unit , we refined our sample to restrict ourselves to systems with a single star and with stellar masses below the Kraft limit, considering various regimes of orbital rotation period and stellar rotation. In the context of magnetic braking as the only effect present, it was found that the braking index is in the range 1 ≤ q ≤ 3, therefore being consistent with the predictions of the magnetized stellar wind model and presenting transitions between the extreme values for stars more massive than 1.3 solar masses and fast main sequence rotators. From the analysis of the tidal interaction index q, a strong anticorrelation is noted between the tidal index in relation to mass and the planetary radius and, in most of the systems examined, the impact of this interaction is reduced to values with q < 4 and therefore the evolution of stellar rotation is predominantly driven by the magnetized stellar wind, placing the tidal interaction in a secondary role. Furthermore, for planetary systems with index q > 4, the rotational evolution of stars inhabiting planets with semi-major axis measurements smaller than the corotation radius remains largely affected by tidal interaction. |
Description in Brazilian Portuguese: | SANTIAGO, T. M. Uma nova interpretação acerca do impacto da frenagem magnética e interação de maré na evolução da rotação estelar. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78449 |
Access Rights: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | DFI - Teses defendidas na UFC |
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