Em busca de um novo indicador Espectroscópico do período de rotação das Estrelas do tipo solar

The study of sunspots consistently contributed to a better understanding of magnetic phenomena of the Sun, as its activity. It was found with the dynamics of sunspots that the Sun has a rotation period of twenty-seven days around your axis. With the help of Project Sun-As-A-Star that solar spectra obtained for more than thirty years we observed oscillations of both the depth of the spectral line and its equivalent width, and analysis of the return information about the characteristics of solar magnetism. It also aims to find patterns of solar magnetic activity cycle and the average period of rotation of the Sun will indicate the spectral lines that are sensitive to magnetic activity and which are not. Sensitive lines how Ti II 5381.0 Å stands as the best indicator of the solar rotation period and also shows different periods of rotation cycles of minimum and maximum magnetic activity. It is the first time we observe clearly distinct rotation periods in the different cycles. The analysis also shows that Ca II 8542.1 Å and HI 6562.0 Å indicate the cycle of magnetic activity of eleven years. Some spectral lines no indicated connection with solar activity, this result can help us search for programs planets using spectroscopic models. Data analysis was performed using the Lomb-Scargle method that makes the time series analysis for unequally spaced data. Observe different rotation periods in the cycles of magnetic activity accounts for a discussion has been debated for many decades. We verified that spectroscopy can also specify the period of stellar rotation, thus being able to generalize the method to other stars

Análise das curvas de luz do CoroT usando diferentes processos comparativos: estimando períodos de rotação estelar

One of the main goals of CoRoT Natal Team is the determination of rotation period for thousand of stars, a fundamental parameter for the study of stellar evolutionary histories. In order to estimate the rotation period of stars and to understand the associated uncertainties resulting, for example, from discontinuities in the curves and (or) low signal-to-noise ratio, we have compared three different methods for light curves treatment. These methods were applied to many light curves with different characteristics. First, a Visual Analysis was undertaken for each light curve, giving a general perspective on the different phenomena reflected in the curves. The results obtained by this method regarding the rotation period of the star, the presence of spots, or the star nature (binary system or other) were then compared with those obtained by two accurate methods: the CLEANest method, based on the DCDFT (Date Compensated Discrete Fourier Transform), and the Wavelet method, based on the Wavelet Transform. Our results show that all three methods have similar levels of accuracy and can complement each other. Nevertheless, the Wavelet method gives more information about the star, from the wavelet map, showing the variations of frequencies over time in the signal. Finally, we discuss the limitations of these methods, the efficiency to give us informations about the star and the development of tools to integrate different methods into a single analysis

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.

Dinâmica de rotação de exoplanetas tipo terrestre com perturbação de terceiro corpo

In this work we study some topics of Celestial Mechanics, namely the problem of rigid body rotation and “spin-orbit” resonances. Emphasis is placed on the problem formulation and applications to some exoplanets with physical parameters (e.g. mass and radius) compatible with a terrestrial type constitution (e.g. rock) belonging to multiple planetary systems. The approach is both analytical and numerical. The analytical part consists of: i) the deduction of the equation of motion for the rotation problem of a spherical body with no symmetry, disturbed by a central body; ii) modeling the same problem by including a third-body in the planet-star system; iii) formulation of the concept of “spin-orbit” resonance in which the orbital period of the planet is an integer multiple of the rotation’s period. Topics of dynamical systems (e.g. equilibrium points, chaos, surface sections, etc.) will be included at this stage. In the numerical part simulations are performed with numerical models developed in the previous analytical section. As a first step we consider the orbit of the planet not perturbed by a third-body in the star-planet system. In this case the eccentricity and orbital semi-major axis of the planet are constants. Here the technique of surface sections, widely used in dynamical systems are applied. Next, we consider the action of a third body, developing a more realistic model for planetary rotation. The results in both cases are compared. Since the technique of disturbed surface sections is no longer applicable, we quantitatively evaluate the evolution of the characteristic angles of rotation (e.g. physical libration) by studying the evolution of individual orbits in the dynamically important regions of phase space, the latter obtained in the undisturbed case

Análise econômica de sistemas agroflorestais via uso de equações diferenciais

A aplicação de diferentes técnicas de análise econômica em sistemas agroflorestais é de grande importância para suporte às tomadas de decisões. Assim, testou-se um modelo de equação diferencial como metodologia de análise da viabilidade econômica de um sistema agroflorestal (SAF), observando se havia influência das receitas intermediárias de uma cultura agrícola no período de rotação da cultura arbórea, em dois horizontes de planejamento: um único corte e vários cortes, executando-se a reforma ou a substituição após o corte do alto fuste. Concluiu-se que, para horizonte de planejamento de um corte, variações na receita da cultura agrícola não afetarão a idade ótima de corte. Entretanto, variações na receita agrícola implicarão em variações inversamente proporcionais na idade ótima de corte quando se planeja um horizonte com vários cortes das árvores, ou seja, devido ao lucro com o cultivo agrícola, é economicamente viável antecipar o corte da madeira e realizar a reforma do plantio.

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

Estudo sistemático de estrelas variáveis na era dos grandes surveys

The interest in the systematic analysis of astronomical time series data, as well as development in astronomical instrumentation and automation over the past two decades has given rise to several questions of how to analyze and synthesize the growing amount of data. These data have led to many discoveries in the areas of modern astronomy asteroseismology, exoplanets and stellar evolution. However, treatment methods and data analysis have failed to follow the development of the instruments themselves, although much effort has been done. In present thesis, we propose new methods of data analysis and two catalogs of the variable stars that allowed the study of rotational modulation and stellar variability. Were analyzed the photometric databases fromtwo distinctmissions: CoRoT (Convection Rotation and planetary Transits) and WFCAM (Wide Field Camera). Furthermore the present work describes several methods for the analysis of photometric data besides propose and refine selection techniques of data using indices of variability. Preliminary results show that variability indices have an efficiency greater than the indices most often used in the literature. An efficient selection of variable stars is essential to improve the efficiency of all subsequent steps. Fromthese analyses were obtained two catalogs; first, fromtheWFCAMdatabase we achieve a catalog with 319 variable stars observed in the photometric bands Y ZJHK. These stars show periods ranging between ∼ 0, 2 to ∼ 560 days whose the variability signatures present RR-Lyrae, Cepheids , LPVs, cataclysmic variables, among many others. Second, from the CoRoT database we selected 4, 206 stars with typical signatures of rotationalmodulation, using a supervised process. These stars show periods ranging between ∼ 0, 33 to ∼ 92 days, amplitude variability between ∼ 0, 001 to ∼ 0, 5 mag, color index (J - H) between ∼ 0, 0 to ∼ 1, 4 mag and spectral type CoRoT FGKM. The WFCAM variable stars catalog is being used to compose a database of light curves to be used as template in an automatic classifier for variable stars observed by the project VVV (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) moreover it are a fundamental start point to study different scientific cases. For example, a set of 12 young stars who are in a star formation region and the study of RR Lyrae-whose properties are not well established in the infrared. Based on CoRoT results we were able to show, for the first time, the rotational modulation evolution for an wide homogeneous sample of field stars. The results are inagreement with those expected by the stellar evolution theory. Furthermore, we identified 4 solar-type stars ( with color indices, spectral type, luminosity class and rotation period close to the Sun) besides 400 M-giant stars that we have a special interest to forthcoming studies. From the solar-type stars we can describe the future and past of the Sun while properties of M-stars are not well known. Our results allow concluded that there is a high dependence of the color-period diagram with the reddening in which increase the uncertainties of the age-period realized by previous works using CoRoT data. This thesis provides a large data-set for different scientific works, such as; magnetic activity, cataclysmic variables, brown dwarfs, RR-Lyrae, solar analogous, giant stars, among others. For instance, these data will allow us to study the relationship of magnetic activitywith stellar evolution. Besides these aspects, this thesis presents an improved classification for a significant number of stars in the CoRoT database and introduces a new set of tools that can be used to improve the entire process of the photometric databases analysis

Estudo do fenômeno de decaimento de energia média do Bilhar Stadium dependente do tempo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise wavelet e modelo de manchas em curvas de luz estelares dos telescópios espaciais Kepler e CoRoT

Analogous to sunspots and solar photospheric faculae, which visibility is modulated by stellar rotation, stellar active regions consist of cool spots and bright faculae caused by the magnetic field of the star. Such starspots are now well established as major tracers used to estimate the stellar rotation period, but their dynamic behavior may also be used to analyze other relevant phenomena such as the presence of magnetic activity and its cycles. To calculate the stellar rotation period, identify the presence of active regions and investigate if the star exhibits or not differential rotation, we apply two methods: a wavelet analysis and a spot model. The wavelet procedure is also applied here to study pulsation in order to identify specific signatures of this particular stellar variability for different types of pulsating variable stars. The wavelet transform has been used as a powerful tool for treating several problems in astrophysics. In this work, we show that the time-frequency analysis of stellar light curves using the wavelet transform is a practical tool for identifying rotation, magnetic activity, and pulsation signatures. We present the wavelet spectral composition and multiscale variations of the time series for four classes of stars: targets dominated by magnetic activity, stars with transiting planets, those with binary transits, and pulsating stars. We applied the Morlet wavelet (6th order), which offers high time and frequency resolution. By applying the wavelet transform to the signal, we obtain the wavelet local and global power spectra. The first is interpreted as energy distribution of the signal in time-frequency space, and the second is obtained by time integration of the local map. Since the wavelet transform is a useful mathematical tool for nonstationary signals, this technique applied to Kepler and CoRoT light curves allows us to clearly identify particular signatures for different phenomena. In particular, patterns were identified for the temporal evolution of the rotation period and other periodicity due to active regions affecting these light curves. In addition, a beat-pattern vii signature in the local wavelet map of pulsating stars over the entire time span was also detected. The second method is based on starspots detection during transits of an extrasolar planet orbiting its host star. As a planet eclipses its parent star, we can detect physical phenomena on the surface of the star. If a dark spot on the disk of the star is partially or totally eclipsed, the integrated stellar luminosity will increase slightly. By analyzing the transit light curve it is possible to infer the physical properties of starspots, such as size, intensity, position and temperature. By detecting the same spot on consecutive transits, it is possible to obtain additional information such as the stellar rotation period in the planetary transit latitude, differential rotation, and magnetic activity cycles. Transit observations of CoRoT-18 and Kepler-17 were used to implement this model.

Análise wavelet em curvas de luz estelares de sistemas binários da missão espacial CoRoT

Binary systems are key environments to study the fundamental properties of stars. In this work, we analyze 99 binary systems identified by the CoRoT space mission. From the study of the phase diagrams of these systems, our sample is divided into three groups: those whose systems are characterized by the variability relative to the binary eclipses; those presenting strong modulations probably due to the presence of stellar spots on the surface of star; and those whose systems have variability associated with the expansion and contraction of the surface layers. For eclipsing binary stars, phase diagrams are used to estimate the classification in regard to their morphology, based on the study of equipotential surfaces. In this context, to determine the rotation period, and to identify the presence of active regions, and to investigate if the star exhibits or not differential rotation and study stellar pulsation, we apply the wavelet procedure. The wavelet transform has been used as a powerful tool in the treatment of a large number of problems in astrophysics. Through the wavelet transform, one can perform an analysis in time-frequency light curves rich in details that contribute significantly to the study of phenomena associated with the rotation, the magnetic activity and stellar pulsations. In this work, we apply Morlet wavelet (6th order), which offers high time and frequency resolution and obtain local (energy distribution of the signal) and global (time integration of local map) wavelet power spectra. Using the wavelet analysis, we identify thirteen systems with periodicities related to the rotational modulation, besides the beating pattern signature in the local wavelet map of five pulsating stars over the entire time span.

Análise wavelet em curvas de luz estelares de sistemas binários da missão espacial CoRoT

Binary systems are key environments to study the fundamental properties of stars. In this work, we analyze 99 binary systems identified by the CoRoT space mission. From the study of the phase diagrams of these systems, our sample is divided into three groups: those whose systems are characterized by the variability relative to the binary eclipses; those presenting strong modulations probably due to the presence of stellar spots on the surface of star; and those whose systems have variability associated with the expansion and contraction of the surface layers. For eclipsing binary stars, phase diagrams are used to estimate the classification in regard to their morphology, based on the study of equipotential surfaces. In this context, to determine the rotation period, and to identify the presence of active regions, and to investigate if the star exhibits or not differential rotation and study stellar pulsation, we apply the wavelet procedure. The wavelet transform has been used as a powerful tool in the treatment of a large number of problems in astrophysics. Through the wavelet transform, one can perform an analysis in time-frequency light curves rich in details that contribute significantly to the study of phenomena associated with the rotation, the magnetic activity and stellar pulsations. In this work, we apply Morlet wavelet (6th order), which offers high time and frequency resolution and obtain local (energy distribution of the signal) and global (time integration of local map) wavelet power spectra. Using the wavelet analysis, we identify thirteen systems with periodicities related to the rotational modulation, besides the beating pattern signature in the local wavelet map of five pulsating stars over the entire time span.

Análise de risco em quatro sistemas de rotação de culturas para trigo, num período de dez anos, em Passo Fundo, RS

Num período de dez anos (1980 a 1989), foi conduzido, na Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo (CNPT), em Passo Fundo, RS, experimento reunindo quatro sistemas de rotação de culturas para trigo (Triticum aestivum L.): sistema I (trigo/soja); sistema II (trigo/soja, colza/soja, cevada/soja e tremoço ou serradela/milho); sistema III (trigo/soja, trevo vesiculoso/trevo vesiculoso, trevo vesiculoso/milho, de 1980 a 1983, e trigo/soja, aveia branca/soja e ervilhaca/milho, de 1984 a 1989); e sistema IV (trigo/soja, colza/soja, linho/soja e tremoço ou serradela/milho). Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, com quatro repetições e parcelas com área útil de 120 m². No presente trabalho, mostra-se a análise de risco naquele período. Foram aplicados dois tipos de análise na receita líquida dos sistemas: análise da média variância e análise de risco (distribuição de probabilidade acumulada e dominância estocástica). Pela análise da média variância da receita líquida, os sistemas II e IV foram superiores aos sistemas I e III. Pelo método da dominância estocástica, o sistema II apresentou- se como a melhor alternativa de produção a ser oferecida aos agricultores, do ponto de vista de lucratividade e menor risco.

Análise econômica de sistemas de rotação de culturas para trigo, num período de dez anos, sob plantio direto

Durante os anos de 1984 a 1993, foi conduzido, em Guarapuava, PR, experimento composto de sistemas de rotação de culturas para trigo: sistema I (trigo/soja); sistema II (trigo/soja e ervilhaca/milho, de 1984 a 1989, e trigo/soja e aveia-branca/soja, de 1990 a 1993); sistema III (trigo/soja, linho/soja e ervilhaca/milho, de 1984 a 1989, e trigo/soja, ervilhaca/milho e aveia-branca/soja, de 1990 a 1993); e sistema IV (trigo/soja, leguminosas/milho, cevada/soja e aveia-branca/soja). A análise econômica do período é apresentada neste trabalho. De 1984 a 1989, os sistemas I, II, III e IV não mostraram diferenças entre as médias quanto à receita líquida. Da mesma forma, de 1990 a 1993, os sistemas II, III e IV não diferiram significativamente no tocante a receita líquida, em relação ao sistema I; no entanto, considerando-se as comparações anuais, o sistema II apresentou maior lucratividade do que o sistema I, em seis anos, e não diferiu em quatro anos, sendo, portanto, aquele, uma boa alternativa em relação a este, principalmente no primeiro período.

Calagem para uma rotação de culturas no sistema plantio direto

Agricultores que adotaram o sistema plantio direto (SPD) pretendem não mais arar o solo para incorporar calcário com o objetivo de corrigir a acidez do solo, dai a busca de novos métodos para a correção dessa acidez. Dois experimentos foram realizados, no período 1993-1996, para avaliar a resposta de soja, trigo, milho, aveia e cevada a calcário aplicado na superfície de solos com 380 g kg-1 de argila (LEd-Passo Fundo) e com 580 g kg-1 de argila (LRd-Sarandi), manejados no sistema plantio direto. Os experimentos foram desenvolvidos no delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. Os tratamentos foram escolhidos conforme a necessidade de calagem dos solos, determinada pelo método SMP, para pH 6,0, em amostras de solo coletadas na profundidade de 0-20 cm a saber: testemunha, calcário incorporado e cinco níveis de calcário aplicados na superfície dos solos (1, 1/2, 1/4, 1/8 e 1/16 SMP). Apenas a soja, em 1994, e a soja e cevada, em 1996, mostraram respostas à aplicação do calcário. Na dose recomendada de calcário (1 SMP), não houve diferenças significativas entre calcário incorporado e não incorporado. Considerando as relações custo/benefício, as doses que proporcionaram maior retorno financeiro foram de 1/16 SMP, para o solo LEd, e de 1/8 SMP, para o solo LRd, quando se desconsiderou a cevada. Quando esta foi incluída na análise econômica, as doses que deram maior retorno financeiro foram de 1/4 e 1/2 SMP, para os solos LEd e LRd, respectivamente. Amostras de solo coletadas aproximadamente três anos após a aplicação do calcário revelaram que a adição de calcário na superfície dos solos corrigiu a acidez e aumentou significativamente o pH somente na camada de 0-5 cm. Conclui-se que não há inconveniência no uso de calcário na superfície de solos com acidez já corrigida pelo método convencional há alguns anos e que apresentem bom nível de nutrientes.

Propriedades do solo e sistema radicular do feijoeiro irrigado em rotação de culturas

O crescimento do sistema radicular do feijoeiro irrigado, cultivar IAC-Carioca, sob pivô central, em rotação com pousio, milho, aveia preta, Crotalaria juncea L., guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp.) e mucuna preta (Mucuna aterrima), no período não-convencional de cultivo no outono-inverno, foi avaliado de 1993 a 1995, em Latossolo Vermelho eutroférrico típico, em área experimental do Instituto Agronômico, em Ribeirão Preto, São Paulo. A rotação de culturas do feijoeiro com milho e adubos verdes favoreceu a redução da resistência do solo à penetração na camada arável, garantiu a manutenção do teor de matéria orgânica do solo, bem como possibilitou a redução da acidez e o aumento do índice de saturação por bases (V%) em profundidade em relação ao teor inicial. A velocidade de infiltração básica da água no solo foi favorecida pela inclusão da mucuna preta, da Crotalaria juncea L. e do milho, no esquema de rotações. A profundidade efetiva observada do seu sistema radicular foi de 0,35 a 0,40 m.