Revisitando a problemática da medição da rotação estelar em sistemas planetários via fotometria

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Rios, Luiz Daniel Alves
Orientador(a): Freitas, Daniel Brito de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77184
Resumo: The present thesis aims to shed light on the problem of measuring the surface differential rotation (RD) of stars with solar characteristics. In this regard, we present a set of techniques to infer a lower limit of the RD amplitude from photometric time series extracted from the Kepler space mission (especially the star Kepler-17) and light curves of the Sun in different filters. As part of our sample, we conducted a blind test on 10 simulated light curves generated using a MATLAB code that creates time series with differential rotation in two groups: with and without planetary transit. To investigate stellar variability, we used various statistical tools, such as autocorrelation function, wavelet analysis, the Lomb-Scargle Generalized Periodogram (GLS), as well as a two-spot model proposed in the work of Lanza, Chagas e de Medeiros (2014), based on the Monte Carlo technique using Markov Chain (MCMC). As a result, we estimated an Absolute shear for K-17 out of transit of ΔΩ = 0.075 ± 0.005 rad/day and a relative differential rotation amplitude ΔΩ/Ω ≈ 14.6 ± 0.3%. For its autocorrelated light curve with a scale factor n = 8, we found ΔΩ = 0.107 ± 0.007 rad/day and ΔΩ/Ω ≈ 20.1 ± 0.3%. In the case of the Sun, where we used the Lyman-α curve, we found ΔΩ = 0.048 ± 0.002 rad/day and ΔΩ/Ω ≈ 20.6 ± 0.2%. These values are in good agreement with those known in the literature, highlighting the reliability of our approach. The blind test was important to test some parameters (such as transit in the modeling), and we observed that our methods can recover the RD of these curves. In summary, this doctoral thesis makes a significant contribution to the discussion and investigation of RD through the analysis of photometric time series, as our approach yields consistent results and opens new perspectives for analysis, questioning whether using stellar spots as tracers is indeed more suitable for inferring surface RD, which is still a matter of debate in the community. Additionally, we discuss the impact of rotation indicator evolution on the reliability of the measurement.
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spelling Rios, Luiz Daniel AlvesFreitas, Daniel Brito de2024-07-08T19:23:30Z2024-07-08T19:23:30Z2024RIOS, L. D. A. Revisitando a problemática da medição da rotação estelar em sistemas planetários via fotometria. 2024. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77184The present thesis aims to shed light on the problem of measuring the surface differential rotation (RD) of stars with solar characteristics. In this regard, we present a set of techniques to infer a lower limit of the RD amplitude from photometric time series extracted from the Kepler space mission (especially the star Kepler-17) and light curves of the Sun in different filters. As part of our sample, we conducted a blind test on 10 simulated light curves generated using a MATLAB code that creates time series with differential rotation in two groups: with and without planetary transit. To investigate stellar variability, we used various statistical tools, such as autocorrelation function, wavelet analysis, the Lomb-Scargle Generalized Periodogram (GLS), as well as a two-spot model proposed in the work of Lanza, Chagas e de Medeiros (2014), based on the Monte Carlo technique using Markov Chain (MCMC). As a result, we estimated an Absolute shear for K-17 out of transit of ΔΩ = 0.075 ± 0.005 rad/day and a relative differential rotation amplitude ΔΩ/Ω ≈ 14.6 ± 0.3%. For its autocorrelated light curve with a scale factor n = 8, we found ΔΩ = 0.107 ± 0.007 rad/day and ΔΩ/Ω ≈ 20.1 ± 0.3%. In the case of the Sun, where we used the Lyman-α curve, we found ΔΩ = 0.048 ± 0.002 rad/day and ΔΩ/Ω ≈ 20.6 ± 0.2%. These values are in good agreement with those known in the literature, highlighting the reliability of our approach. The blind test was important to test some parameters (such as transit in the modeling), and we observed that our methods can recover the RD of these curves. In summary, this doctoral thesis makes a significant contribution to the discussion and investigation of RD through the analysis of photometric time series, as our approach yields consistent results and opens new perspectives for analysis, questioning whether using stellar spots as tracers is indeed more suitable for inferring surface RD, which is still a matter of debate in the community. Additionally, we discuss the impact of rotation indicator evolution on the reliability of the measurement.A presente tese tem como objetivo central jogar luz ao problema da medição da rotação diferencial superficial (RD) de estrelas com características solares. Nesse sentido, apresentamos um conjunto de técnicas para inferir um limite inferior da amplitude da RD a partir de séries temporais fotométricas extraídas da missão espacial Kepler (em especial a estrela Kepler-17) e curvas de luz do Sol em diferentes filtros. Como parte de nossa amostra, realizamos um blind test em 10 curvas de luz simuladas que foram geradas utilizando um código em MATLAB que cria séries temporais com rotação diferencial em dois grupos: com e sem trânsito planetário. Para investigar a variabilidade estelar, utilizamos diversas ferramentas estatísticas, tais como a função de autocorrelação, análise wavelet, o periodograma lomb-Scargle Generalizado (GLS), assim como, um modelo de duas manchas proposto no trabalho de Lanza, Chagas e de Medeiros (2014) que se baseia na técnica de Monte Carlo usando Cadeia de Markov (MCMC). Como resultado, estimamos um cisalhamento absoluto para K-17 fora de transito de ΔΩ = 0,075 ± 0,005 rad/dia e uma amplitude de rotação diferencial relativa ΔΩ/Ω ≈ 14,6 ± 0,3%, já para sua curva de luz autocorrelacionada com um fator de escala n=8, encontramos ΔΩ = 0,107 ± 0,007 rad/dia e ΔΩ/Ω ≈ 20,1 ± 0,3%. No caso do Sol, onde usamos a curva Lyman-α, encontramos um ΔΩ = 0,048 ± 0,002 rad/dia e uma ΔΩ/Ω ≈ 20,6 ± 0,2%. Esses valores estão em bom acordo com o conhecido na literatura, ressaltando a confiabilidade da nossa abordagem. O blind test foi importante para testamos alguns parâmetros (como o transito na modelagem) e o observamos que nossos métodos conseguem recuperar a RD dessas curvas. Em resumo, essa tese de doutorado oferece uma contribuição significativa acerca da discussão e investigação da RD por meio da análise de séries temporais fotométricas, uma vez que nossa abordagem apresenta resultados consistentes e abre novas perspectivas de análise, pontuando se de fato usar manchas estelares como traçadores é mais adequado para inferir RD superficial, algo que ainda é questão de debate na comunidade. Além de discutir o impacto da evolução dos indicadores de rotação na confiabilidade da medida.Revisitando a problemática da medição da rotação estelar em sistemas planetários via fotometriainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisRotação estelarAtividade magnéticaRotação diferencialMancha estelarStellar rotationMagnetic activityDifferential rotationStarspotCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFC2024LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77184/6/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD56ORIGINAL2024_tese_ldarios.pdf2024_tese_ldarios.pdfapplication/pdf30864432http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77184/5/2024_tese_ldarios.pdfae9dc133495ce524c77fcea811f09a74MD55riufc/771842024-07-08 16:23:32.069oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-07-08T19:23:32Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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