Rotação diferencial em estrelas do tipo solar

Stellar differential rotation is an important key to understand hydromagnetic stellar dynamos, instabilities, and transport processes in stellar interiors as well as for a better treatment of tides in close binary and star-planet systems. The space-borne high-precision photometry with MOST, CoRoT, and Kepler has provided large and homogeneous datasets. This allows, for the first time, the study of differential rotation statistically robust samples covering almost all stages of stellar evolution. In this sense, we introduce a method to measure a lower limit to the amplitude of surface differential rotation from high-precision evenly sampled photometric time series such as those obtained by space-borne telescopes. It is designed for application to main-sequence late-type stars whose optical flux modulation is dominated by starspots. An autocorrelation of the time series is used to select stars that allow an accurate determination of spot rotation periods. A simple two-spot model is applied together with a Bayesian Information Criterion to preliminarily select intervals of the time series showing evidence of differential rotation with starspots of almost constant area. Finally, the significance of the differential rotation detection and a measurement of its amplitude and uncertainty are obtained by an a posteriori Bayesian analysis based on a Monte Carlo Markov Chain (hereafter MCMC) approach. We apply our method to the Sun and eight other stars for which previous spot modelling has been performed to compare our results with previous ones. The selected stars are of spectral type F, G and K. Among the main results of this work, We find that autocorrelation is a simple method for selecting stars with a coherent rotational signal that is a prerequisite to a successful measurement of differential rotation through spot modelling. For a proper MCMC analysis, it is necessary to take into account the strong correlations among different parameters that exists in spot modelling. For the planethosting star Kepler-30, we derive a lower limit to the relative amplitude of the differential rotation. We confirm that the Sun as a star in the optical passband is not suitable for a measurement of the differential rotation owing to the rapid evolution of its photospheric active regions. In general, our method performs well in comparison with more sophisticated procedures used until now in the study of stellar differential rotation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

A rotação diferencial superficial é um importante parâmetro para a compreensão do dínamo hidromagnético estelar, instabilidades e processos de transportes no interior estelar, bem como fornece subsídios para um melhor tratamento das marés em binárias próximas e sistemas estrela-planeta. As missões espaciais MOST, CoRoT e Kepler têm fornecido uma grande e homogênea quantidade de dados fotométricos. O que permite, pela primeira vez, o estudo da rotação diferencial em amostras estatisticamente robustas cobrindo quase todos os estágios da evolução estelar. Nesta tese, nós desenvolvemos e apresentamos um método para medir o limite inferior para a amplitude da rotação diferencial a partir de séries fotométricas igualmente espaçadas, tais como aquelas obtidas pelas missões espaciais supracitadas. O modelo foi concebido para ser aplicado em estrelas do tipo solar cuja modulação ótica é dominada pelo efeito das manchas estelares. As estrelas são selecionadas a partir de uma autocorrelação das séries temporais, o que permite uma determinação precisa dos períodos de rotação das manchas. Um modelo simples de duas manchas é aplicado juntamente com critérios de informação bayesiana para selecionar, preliminarmente, os intervalos das séries temporais que mostram evidências de rotação diferencial com manchas de área quase constante. A significância da rotação diferencial detectada e as medidas de sua amplitude e incertezas são obtidas por análise a posteriori bayesiana, em uma aproximação Monte Carlo via cadeias de Markov (MCMC). Aplicamos nosso método para o Sol e outras oito estrelas para as quais a modelagem de manchas foi anteriormente realizada. As estrelas selecionadas são de tipo espectral F, G e K. Obtivemos então a rotação diferencial e comparamos os resultados obtidos pelo nosso método com aqueles já conhecidos na literatura. Entre os principais resultados deste trabalho, encontramos que autocorrelação é um método simples e eficaz para seleção de estrelas com um sinal rotacional coerente, pré-requisito para uma medida de rotação diferencial por meio de modelagem de manchas. Para uma análise adequada de MCMC é necessário levar em consideração a forte correlação entre diferentes parâmetros existentes na modelagem de manchas. Para a estrela hospedeira de planeta Kepler-30, encontramos um baixo limite para uma amplitude relativa de rotação diferencial. Também, confirmamos ainda que o nosso modelo não é adequado para medir a rotação diferencial do Sol como uma estrela, na banda ótica, devido à rápida evolução de suas regiões fotosféricas ativas. Em geral, o nosso modelo funciona bem em comparação com os mais sofisticados procedimentos até agora utilizados no estudo da rotação diferencial estelar