Evolução da atividade cromosférica, abundância de lítio e rotação das estrelas análogas e gêmeas solares

The study of solar-type stars also includes the familiar solar analogs and twins. These objects have been one of the major research subjects in astrophysics nowadays. A direct comparison of solar activity with chromospheric activity indices for a set of stars very similar to the Sun (twins and analogs) provides an excellent opportunity to study the evolution of stellar activity on timescales of the order of the lifetime on the main sequence. This work deals with the relationship between the abundance of lithium, chromospheric activity, X-ray emission and rotation period in terms of stellar ages. We explore the influence of stellar evolution in the global properties of the stars and the aspects linked to its coronal, chromospheric and magnetic activity. Our main objective is to probe the law of decay of each of these parameters based on a sample of stars classified as well-connected as analogs stars and solar twins.

Um estudo da abundância de lítio, rotação, atividade cromosférica e magnetismo das estrelas análogas e gêmeas solares

The study physical process that control the stellar evolution is strength influenced by several stellar parameters, like as rotational velocity, convective envelope mass deepening, and magnetic field intensity. In this study we analyzed the interconnection of some stellar parameters, as Lithium abundance A(Li), chromospheric activity and magnetic field intensity as well as the variation of these parameters as a function of age, rotational velocity, and the convective envelope mass deepening for a selected sample of solar analogs and twins stars. In particular, we analyzed the convective envelope mass deepening and the dispersion of lithium abundance for these stars. We also studied the evolution of rotation in subgiants stars, because its belong to the following evolutionary stage of solar analogs, and twins stars. For this analyze, we compute evolutionary models with the TGEC code to derive the evolutionary stage, as well as the convective envelope mass deepening, and derive more precisely the stellar mass, and age for this 118 stars. Our Investigation shows a considerable dispersion of lithium abundance for the solar analogs stars. We also realize that this dispersion is not by the convective zone deep, in this way we observed which the scattering of A(Li) can not be explained by classical theories of mixing in the convective zone. In conclusion we have that are necessary extra-mixing process to explain this decrease of Lithium abundance in solar analogs and twins stars. We analyzed the subgiant stars because this are the subsequent evolutionary stage after the solar analogs and twins stars. For this analysis, we compute the rotational period for 30 subgiants stars observed by Co- RoT satellite. For this task we apply two different methods: Lomb-Scargle algorithm, and the Plavchan Periodogram. We apply the TGEC code we compute models with internal distribution of angular momentum to confront the predict results with the models, and the observational results. With this analyze, we showed which solid body rotation models are incompatible with the physical interpretation of observational results. As a result of our study we still concluded that the magnetic field, convective envelope mass deepening, and internal redistribution of angular momentum are essential to explain the evolution of low-mass stars, and its observational characteristics. Based on population synthesis simulation, we concluded that the solar neighborhood presents a considerable quantity of solar twins when compared with the discovered set nowadays. Altogether we foresee the existence around 400 solar analogs in the solar neighborhood (distance of 100 pc). We also study the angular momentum of solar analogs and twins, in this study we concluded that added angular momentum from a Jupiter type planet, putted in the Jupiter position, is not enough to explain the angular momentum predicted by Kraft law (Kraft 1970)

Sobre a relação entre rotação, atividade crosmosférica e abundância de lítio em estrelas subgigantes

The connection between rotation, CaII emission flux and lithium abundance is analyzed for a sample of subgiant stars, with evolutionary status was determined from the Toulouse-Geneve code and HlPPARCOS trigonometric parallax measurements. We noted that the distribution of rotation and CaII emission flux, as a function of effective temperature, shows a discontinuity located around the same spectral type, F8IV. Stars located blueward of this spectral type, exhibit a large spread of values of rotation and CaII flux, whereas stars redward of F8lV show essentially low ratation anel low CaII flux. The strength of these declines nevertheless, depends on stellar mass. The distribution of lithium abundances also shows a discontinuity, however with behavior a little more complex for subgiants with mass lower than about 1.2 Solar Masses, this decrease is observed later than that in rotation and CaII flux, whereas for masses higher than 1.2 Solar Masses the decrease in lithium abundance is located around the spectral type F8IV. The discrepancy between the location of the discontinuities of rotation and CaII flux and log n(Li) for stars with masses lower than 102 Solar Masses, seems to reflect the sensitivity of these phenomena to the mass of the convective envelope. The drop in rotation, which results mostly from a magnetic braking, requires an increase in the mass of the convective envelope less than that required for the decrease in lithium abundance The location of the discontinuity in log n( Li) in the same region of the discontinuity ties in rotation and CaII flux, for stars with masses higher than 1.2 Solar Masses, may also be explained by the behavior of the deepening of the convective envelope. In contrast to the relationship between rotation and CaII flux the relationship between lithium abundance and rotation shows no dear tendency toward linear behavior. Similarly, the same tendency is observed in the relationship between lithium abundance and CaII flux in spite of these facts, subgiants with high lithium content also have high rotation and high CaII emission flux. We also observed that stars with high lithium content present, in its majority, an undeveloped convective envelope, whereas stars with low lithium content have a developed convective envelope. In the case of the rotation, stars with undeveloped convective envelope, show rotational velocities as much high as low, whereas stars with developed convective envelope only present low rotation

Sobre a relação entre rotação, atividade crosmosférica e abundância de lítio em estrelas subgigantes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Investigando o campo magnético das estrelas análogas e gêmeas solares através da espectropolarimetria

This study proposes an observing program focused on the investigation of the stellar magnetism and dynamo evolution in cool active solar-like stars. More mainly in the solar analogs and twins. Observations of stars of our base were carried out with two spectropolarimeter (ESPaDOnS@CFHT and NARVAL@TBL). The analyse of stars in stage different allows an understanding of the dependence of magnetic activity on basic stellar parameters such as rotation, mass, age and depth of the convection zone. This study provides measures necessary for testing dynamo theories. The 65 targets for this project are solar type stars with mass spanning from 0:9 M=Mfi 1:075 solar masses and at different evolutionary stages. Our two main science objectives were, (i) To determine how the magnetic field evolved from the ZAMS to the TO (turn off) for stars with 0:9 M=Mfi 1:075; (ii) To determine the impact of convective depth and rotation on magnetic of cool stars of solar type. The main result from this study was the characterization of the dependence of magnetic field intensity as function of age, Rossby number and the convective zone deepening. This context, the availability of ESPaDOnS and NARVAL opens an exceptional possibility to study the magnetic properties of Sun-like stars by means of spectropolarimetric observations

Lítio e rotação nas estrelas análogas solares: análise teórica das observações

The projected rotational velocity together with lithium abundance and the onset of the dilution by the deepening in mass of the convective envelope provide a key tool to investigate the so far poorly understood processes at work in stellar interiors of solar-analog stars. To investigate the link between abundances, convection and rotational velocities in solar-analog G dwarf stars, we study a bona fide sample of 118 selected solar-analog G dwarf stars presenting measured lithium abundances, rotational velocities, and fundamental parameters together with computed evolutionary tracks (Toulouse-Geneva code) for a range of stellar masses around 1 M and metallicity consistent with the solar-analog range. The aim of this work is to build up an evolution of lithium and rotation as a function of stellar age, mass, effective temperature, and convection. We analyze the evolutionary status of the sample of 118 solar-analog G dwarf in the HR diagram based on Hipparcos data and using a grid of stellar models in the effective temperature and mass range of the solar-analog stars. We discuss the deepening (in mass) of the convective envelope and the influence on the Li abundances and projected rotational velocities. We determined the stellar mass and the mass of the convective envelope for a bona fide sample of 118 selected solar-analog G dwarf and checked the evolutionary link between the rotational velocity, lithium abundance, and the deepening of the convective envelope. Fast rotators (vsini 6 km s��1) are also stars with high Li content. Slow rotators present a wide range of values of log n(Li). Our results shed new light on the lithium and rotational behavior in G dwarf stars. We confirmed the presence of a large Li abundance spread among the solar-analog stars and concluded that the solar twins probably share a similar mixing history with the Sun

A evolução do lítio em estrelas do tipo-solar através do diagrama HR

Important advances have been made along the last decade in the study of the lithium behavior in solar-type stars. Among the most important discoveries what attracts attention is that the distribution of lithium abundance in the late F-type giant stars tends to be discontinuous, at the same time of a sudden decline in rotation and a gradual decline according to the temperature for giant red stars of such spectral type. Other studies have also shown that synchronized binary systems with evolved components seem to keep more of their original lithium than the unsynchronized systems. evertheless, the connection between rotation and lithium abundance as well as the role of tidal effects on lithium dilution seem to be more complicated matters, depending on mass, metallicity and age. This work brings an unprecedented study about the behavior of lithium abundance in solartype evolved stars based on an unique sample of 1067 subgiant, giant and supergiant stars, 236 of them presenting spectroscopic binary characteristics, with precise lithium abundance and projected rotational speed. Now the lithium-rotation connection for single and binary evolved stars is analyzed taking into account the role of mass and stellar age

Lítio e parâmetros orbitais em sistemas binários com componentes evoluídas

One of the best established properties of the single late type evolved stars is that their rotational velocity and lithium content decrease with effective temperature and age. Nevertheless, the root cause of this property, as well as the link between rotation and lithium abundance and, in particular, the effects of binarity on rotation and lithium content in binary systems with evolved component, are not yet completely established. How does the gravitational tides, in binary systems, affects rotational evolution and lithium dilution? Trying to answer these questions, we have carried out an observational survey, in the lithium region centered at the lithium I line A6707.81A, for a large sample of about 100 binary systems with evolved component along the spectral range F, G and K, with the CES spectrometer mounted at the CAT 1.44 m Telescope of the ESO, La Silla, Chile. By combining the abundances of lithium issued from these observations with rotational velocity and orbital parameters, we have found a number of important results. First of all, we confirm that in this class of binary systems rotation is effectively affected by tidal effects. Binary systems with orbital period lower than about 100 days and circular or nearly circular orbits, present rotational velocity enhanced in relation to the single giant stars and to the binary systems with an orbital period larger than 100 days. This is clearly the result of the synchonization between the rotational and orbital motions due to tidal effects. In addition, we have found that lithium abundances in binary systems with giant components present the same gradual decreasing with effective temperature, observed in the single giants of same luminosity class and spectral types. We have found no lithium-rich binary systems, in contrast with single giants. A remarkable result from the present study is the one showing that synchronized binary systems with giant component retains more of their original lithium than the unsynchronized systems. In fact, we have found a possible "inhibited zone", in which synchronized binary systems with giant component having lithium abundance lower than a threshold level should be unusual. Finally, the present study also shows that the binary systems with giant component presenting the highest lithium contents are those with the highest rotation rates

O enigmático problema das gigantes ricas em Lítio e as perspectivas com o satélite Kepler

Lithium (Li) is a chemical element with atomic number 3 and it is among the lightest known elements in the universe. In general, the Lithium is found in the nature under the form of two stable isotopes, the 6Li and 7Li. This last one is the most dominant and responds for about 93% of the Li found in the Universe. Due to its fragileness this element is largely used in the astrophysics, especially in what refers to the understanding of the physical process that has occurred since the Big Bang going through the evolution of the galaxies and stars. In the primordial nucleosynthesis in the Big Bang moment (BBN), the theoretical calculation forecasts a Li production along with all the light elements such as Deuterium and Beryllium. To the Li the BNB theory reviews a primordial abundance of Log log ǫ(Li) =2.72 dex in a logarithmic scale related to the H. The abundance of Li found on the poor metal stars, or pop II stars type, is called as being the abundance of Li primordial and is the measure as being log ǫ(Li) =2.27 dex. In the ISM (Interstellar medium), that reflects the current value, the abundance of Lithium is log ǫ(Li) = 3.2 dex. This value has great importance for our comprehension on the chemical evolution of the galaxy. The process responsible for the increasing of the primordial value present in the Li is not clearly understood until nowadays. In fact there is a real contribution of Li from the giant stars of little mass and this contribution needs to be well streamed if we want to understand our galaxy. The main objection in this logical sequence is the appearing of some giant stars with little mass of G and K spectral types which atmosphere is highly enriched with Li. Such elevated values are exactly the opposite of what could happen with the typical abundance of giant low mass stars, where convective envelops pass through a mass deepening in which all the Li should be diluted and present abundances around log ǫ(Li) ∼1.4 dex following the model of stellar evolution. In the Literature three suggestions are found that try to reconcile the values of the abundance of Li theoretical and observed in these rich in Li giants, but any of them bring conclusive answers. In the present work, we propose a qualitative study of the evolutionary state of the rich in Li stars in the literature along with the recent discovery of the first star rich in Li observed by the Kepler Satellite. The main objective of this work is to promote a solid discussion about the evolutionary state based on the characteristic obtained from the seismic analysis of the object observed by Kepler. We used evolutionary traces and simulation done with the population synthesis code TRILEGAL intending to evaluate as precisely as possible the evolutionary state of the internal structure of these groups of stars. The results indicate a very short characteristic time when compared to the evolutionary scale related to the enrichment of these stars

Análise espectroscópica da estrela HD 150050: uma nova estrela gigante rica em lítio

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Não-extensividade no contexto da atividade magnética solar: o problema da assimetria hemisférica

Solar activity indicators, each as sunspot numbers, sunspot area and flares, over the Sun’s photosphere are not considered to be symmetric between the northern and southern hemispheres of the Sun. This behavior is also known as the North-South Asymmetry of the different solar indices. Among the different conclusions obtained by several authors, we can point that the N-S asymmetry is a real and systematic phenomenon and is not due to random variability. In the present work, the probability distributions from the Marshall Space Flight Centre (MSFC) database are investigated using a statistical tool arises from well-known Non-Extensive Statistical Mechanics proposed by C. Tsallis in 1988. We present our results and discuss their physical implications with the help of theoretical model and observations. We obtained that there is a strong dependence between the nonextensive entropic parameter q and long-term solar variability presents in the sunspot area data. Among the most important results, we highlight that the asymmetry index q reveals the dominance of the North against the South. This behavior has been discussed and confirmed by several authors, but in no time they have given such behavior to a statistical model property. Thus, we conclude that this parameter can be considered as an effective measure for diagnosing long-term variations of solar dynamo. Finally, our dissertation opens a new approach for investigating time series in astrophysics from the perspective of non-extensivity.

Parâmetros físico-químicos de estrelas nos campos de exoplanetas do satélite corot

A rotação estelar é um dos mais importantes observáveis da evolução estelar. Neste sentido, o satélite CoRoT representa uma oportunidade única de medir os períodos rotacionais para uma amostra de estrelas estatisticamente robusta, oferecendo dados absolutamente necessários para o estudo da rotação e seu papel na evolução estelar. Para conseguir isto, um passo fundamental é a caracterização física e química das estrelas observadas pelo CoRoT, especificamente devido ao fato de que o cálculo de períodos rotacionais confiáveis é um trabalho difícil sem a ajuda dos parâmetros estelares. Desta forma, foi elaborado um importante seguimento observacional das estrelas nos campos do CoRoT do anticentro LRa01 e do centro LRc01, permitindo a correta identificação dos períodos que reflitam a modulação rotacional. Nesta tese de doutorado são apresentados os resultados de tal seguimento. Parâmetros físicos e químicos, tais como temperatura efetiva Teff , gravidade superficial log(g), velocidade de microturbulência Vmic, abundância de ferro [Fe/H], velocidade de rotação projetada Vsin(i), e abundância de lítio A(Li) são apresentados para uma amostra de 116 estrelas dos campos CoRoT. Elas se encontram em diferentes estágios evolutivos, desde a sequência principal (SP) até o ramo das gigantes vermelhas (GV). As observações foram feitas utilizando os espectrógrafos UVES (VLT) e HYDRA (CTIO). Para a derivação de tais parâmetros foram utilizados o programa TurboSpectrum e os modelos de atmosfera de MARCS. Paralelamente, velocidades rotacionais Vsin(i) foram obtidas a partir do ajuste dos perfis observados e sintéticos das linhas de ferro e por meio de uma calibração de função de correlação cruzada (CCF). Períodos rotacionais Prot para 77 estrelas da amostra foram obtidos a partir das curvas de luz do satélite CoRoT. Extensas tabelas destes parâmetros e seus respectivos erros são apresentadas. Foram encontradas diferenças nas distribuições de Teff , [Fe/H] e estágios evolutivos entre os diferentes campos do CoRoT, indicando possíveis efeitos de seleção na amostra, assim como a existência de diferentes populações estelares do disco Galáctico. Por outro lado, o comportamento rotacional e as abundâncias de lítio não apresentam diferenças entre estrelas de parâmetros físicos similares, mas que pertencem a diferentes campos do CoRoT. A partir da análise de temperaturas, foi encontrada uma maior extinção por avermelhamento para estrelas do CoRoT localizadas no campo LRc01, assim como um gradiente deste valor em função da distância. Os resultados mostram que as abundâncias de lítio, as velocidades de rotação e os períodos rotacionais apresentam o mesmo comportamento descrito na literatura. Por outro lado, é apresentada pela primeira vez a relação que existe entre o lítio e o período de rotação em diferentes estágios evolutivos, mostrando, tal como era esperado, que ambas as grandezas possuem uma anticorrelação. Também é apresentada a evolução simultânea da rotação e do lítio, e foram calculadas relações que permitem obter valores médios de A(Li) como função da temperatura efetiva e do período rotacional. Os dados apresentados nesta tese de doutorado representam um importante ponto de partida para serem utilizados como uma amostra de calibração para diferentes programas no contexto da missão do satélite CoRoT, uma vez que a lista de estrelas aqui analisadas são parte das mais brilhantes que compõem o campo Exo do CoRoT

Aproveitamento da água de chuva para fins não potáveis em uma atividade industrial: estudo de caso de uma edificação a ser construída, Rio de Janeiro, RJ

A escassez de água é um dos maiores desafios do nosso século. Parece mentira, uma vez que do planeta são ocupados por água. Essa abundância aparente leva-nos a considerar a água como um elemento barato, farto e inesgotável. Contudo, desse total, 97,5% são de água salgada, restando 2,5% de água doce, dos quais 1,75% formam geleiras, sendo, portanto, inacessíveis. E o pior: a exploração irracional da água doce armazenada nos lençóis subterrâneos, rios e lagos está ameaçando a magra fatia de 0,75% da água que pode ser usada pelo homem. Se a escassez e a poluição já são problemas concretos em muitos países, os quais já instituíram um efetivo gerenciamento de seus recursos hídricos, no Brasil a preocupação de cientistas e ambientalistas nem sempre é levada a sério. Afinal, temos mais de 12% da água potável do globo. No entanto, esta riqueza é extremamente mal distribuída: cerca de 80% estão na região amazônica; os 20% restantes distribuem-se desigualmente pelo país, atendendo a 95% da população. Cada vez que chove, milhões de litros de água, que normalmente deveram se infiltrar no solo correm pelos telhados e pelo asfalto até acabar em um rio poluído, sem nenhuma possibilidade de uso. E essa água pode e deve ser aproveitada, tanto para evitar enchentes quanto para economizar recursos hídricos e financeiros. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi o de estruturar um projeto de um sistema de coleta e aproveitamento da água de chuva, para fins não potáveis, para uma edificação a ser construída nas instalações de uma indústria de reparo e construção naval. Para tanto, foi apresentada uma metodologia cuja tecnologia para captação e aproveitamento da água de chuva baseou-se num levantamento bibliográfico e foi validada através da aplicação em um estudo de caso. Espera-se que este trabalho seja o ponto de partida para muitos outros dentro da indústria, procurando incentivar o aproveitamento da água de chuva para consumo não potável e criando assim uma consciência ecológica em todos os níveis da empresa, contribuindo dessa forma para a sustentabilidade.

"Mamíferos de médio e grande porte na Floresta Nacional de Carajás, Pará: riqueza, abundância e efeitos da fitofisionomia e do impacto da mineração"

A Floresta Nacional de Carajás é uma unidade de conservação federal localizada no sudeste da Amazônia, região Norte do Brasil. Juntamente com outras cinco áreas formam o Mosaico de Carajás com um contínuo de 1.307.000 hectares de área protegida. As principais fitofisionomias presentes no interior da unidade são a Floresta Ombrófila Densa e a Savana Metalófila. A unidade abriga a maior província mineral do mundo. A atividade de mineração promove diferentes impactos sobre a fauna principalmente através da modificação de paisagem originada pela supressão vegetal. O objetivo desse trabalho foi estudar a composição da comunidade de mamíferos de médio e grande porte através do levantamento de informações sobre a riqueza, a abundância e as diferenças entre a composição da mastofauna nas fitofisionomias de Savana Metalófila e Floresta Ombrófila Densa e suas alterações ocasionadas pelo impacto da mineração. Foram realizadas quatro campanhas em 19 trilhas que se distribuíram em áreas de Savana Metalófila e Floresta Ombrófila Densa impactadas e controle. A metodologia utilizada foi de transecção linear e armadilhamento fotográfico com um esforço total empregado de 432 km e 85.920 horas, para cada um dos métodos, respectivamente. A comunidade de mastofauna de médio e grande porte apresentou 43 espécies distribuídas em oito ordens, com um aumento de 41% de novos registros para a região. A composição da comunidade de mastofauna apresentou diferenças quanto a riqueza e a abundância das espécies nas duas fitofisionomias e quanto ao efeito do impacto da mineração. O presente trabalho trouxe avanços em relação à lista de espécies de mamíferos de médio e grande porte e aumentou o conhecimento a respeito da composição desta fauna em ambientes de floresta e de savana na Floresta Nacional de Carajás. Trouxe informações acerca dos impactos sobre a mastofauna e identificou importantes sensibilidades de algumas espécies frente à mineração, contribuindo para a busca do equilíbrio entre a mineração e a conservação.

Estudo da variação da abundância e diversidade de procariotas em sedimentos subsuperficiais marinhos

Os sedimentos marinhos subsuperficiais profundos são, atualmente, um ambiente ainda pouco conhecido do ponto de vista microbiológico, nomeadamente quanto aos processos metabólicos que nele têm lugar e quanto à sua possível influência nos ciclos biogeoquímicos. O acesso a amostras colhidas em sedimentos profundos, particularmente no âmbito dos programas IODP (International Ocean Discovery Program) e ECORD (European Consortium for Ocean Research Drilling) tem permitido recolher informação sobre a estrutura das comunidades de procariotas bem como sobre alguns dos fatores que regulam a sua distribuição e atividade. Este estudo teve como objetivo caracterizar a distribuição e a diversidade estrutural das comunidades de procariotas em sedimentos subsuperficiais profundos colhidos no Arco Izu-Bonin-Mariana, no mar das Filipinas, com recurso a métodos independentes de cultivo (PCR-DGGE) e à contagem de células por microscopia de epifluorescência. Os resultados apontam para a existência de comunidades de Bacteria e Archaea diversas. Os valores do índice de diversidade de Shannon-Weaver (H’) calculados com base nos perfis de DGGE (Bacteria) foram significativamente mais elevados (3,035 – 1,971) nas camadas superficiais (< 140 mafm) do que nos sedimentos (2,519 - 1,049) correspondentes a profundidades superiores entre 163 e 879 mafm. A abundância máxima (8,66 x 106 células.gps-1) foi registada à profundidade de 67 mafm e valor mínimo (2,26 x 106 células.gps-1) foi observado em amostras colhidas a 879 mafm de profundidade. Abundância e diversidade apresentaram correlação negativa com a profundidade e com o teor de sulfato. Os resultados indicam que ao longo da coluna de sedimento se estabelecem comunidades de procariotas estruturalmente diferentes e adaptadas ao ambiente geoquímico prevalecente, nomeadamente em termos dos aceitadores de eletrões disponíveis. O estudo do microbioma destas amostras representativas do ambiente sedimentar subsuperficial profundo será continuado e detalhado, com recurso a técnicas de sequenciação avançada.