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Presentation Transcript

  1. Asterosismologia 4. Stelle e pulsazioni: Stelle di tipo solare Riccardo U. Claudi INAF Astronomical Observatory of Padova

  2. Pulsazioni di tipo solare • Dipendono fortemente dalle proprietà della stella • Oscillazioni smorzate linearmente • Eccitate in modo stocastico Presenti anche in stelle non di tipo solare Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  3. Le oscillazioni di tipo solare sono onde sonore stazionarie (modi - p) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  4. Dal Sole alle stelle di tipo solare. I Bassi valori del grado orizzontale: l3 MA Alti valori del numero radiale: n Descrizione asintotica dei modi p Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  5. Dal Sole alle stelle di tipo solare. II Piccola ampiezza dei modi p Stelle di tipo solare Sole Avr=0.23 ms-1 Aph=4 ppm Kjeldsen & Bedding, 1995 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  6. Dal Sole alle stelle di tipo solare. III Dominio delle Frequenze Stelle di tipo solare Sole 0=134.9 Hz max=3.05 mHz nmax~21 Kjeldsen & Bedding, 1995 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  7. Dal Sole alle stelle di tipo solare. IV Kjeldsen & Bedding, 1995 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  8. Frequenza MAX e parametri fondamentali Bedding & Kjeldsen, 2003, PASA, 20, 203 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  9. Alcuni pulsatori di tipo solare Bedding & Kjeldsen (2003) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  10. Stelle con molte frequenze individuate: • Il Sole (G2 V) – continuous •  Cen A (G2 V) – dual-site •  Cen B (K1 V) – dual-site •  Hyi (G2 IV) – dual-site •  Boo (G0 IV) – several single-site •  Ara (G3 V) – single-site (HARPS) •  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  11. α Centauri A (a) Pourbaix et al. (2002) (b) Pijpers (2003) (c) Kervella et al. (2003) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  12. α Centauri A Observations with UVES on VLT (Butler et al, 2004; ApJ 600, L75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  13. α Centauri A (Butler et al, 2004; ApJ 600, L75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  14. α Centauri A VLT(UVES) and AAT(UCLES) optimally combined Bedding et al., ApJ, in press (astro-ph/0406471 ) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  15. α Centauri A Observed echelle diagram Bedding et al., ApJ, in press (astro-ph/0406471 ) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  16. α Centauri A Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  17. α Centauri B CORALIE, La Silla (Carrier & Bourban 2003; A&A 406, L23) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  18. α Centauri B UVES (VLT) and UCLES (AAT) Kjeldsen et al. (in preparation) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  19. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  20. Stelle con molte frequenze individuate: • Il Sole (G2 V) – continuous •  Cen A (G2 V) – dual-site •  Cen B (K1 V) – dual-site •  Hyi (G2 IV) – dual-site •  Boo (G0 IV) – several single-site •  Ara (G3 V) – single-site (HARPS) •  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  21.  Hyi: G2 subgiant Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  22. UCLES Bedding et al. (2001) and Carrier et al. (2001) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  23. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  24. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  25. Stelle con molte frequenze individuate: • Il Sole (G2 V) – continuous •  Cen A (G2 V) – dual-site •  Cen B (K1 V) – dual-site •  Hyi (G2 IV) – dual-site •  Boo (G0 IV) – several single-site •  Ara (G3 V) – single-site (HARPS) •  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  26. η Bootis Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  27. Pre-Hipparcos Post-Hipparcos 1.66 M¯ 1.6 M¯ Evolutionary state Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  28. Observed power spectrum Kjeldsen et al. (1995) Balmer-line equivalent widths (NOT) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  29. Boo: Power Spectra Carrier et al. (2005) velocity (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  30.  Boo: échelle diagrams disagree agree solid symbols: Carrier et al. (2005) open symbols: Kjeldsen et al. (2003) Kjeldsen et al. 2003 (4 set di dati) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  31. Cosa possiamo dire di  Boo? • Le oscillazioni sono reali • Buona evidenza di modi misti • Disaccordo sulle frequenze perché: • single-site window functions • Metodi differenti per estrarre le frequenze • Variazione dell’ampiezza (stochastic excitation) • Variazione in frequenza (mode lifetime) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  32. Stelle con molte frequenze individuate: • Il Sole (G2 V) – continuous •  Cen A (G2 V) – dual-site •  Cen B (K1 V) – dual-site •  Hyi (G2 IV) – dual-site •  Boo (G0 IV) – several single-site •  Ara (G3 V) – single-site (HARPS) •  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  33.  Ara: G3V planet-hosting star Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  34. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  35. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  36.  Ara (Bouchy et al. 2005) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  37. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  38. Solo la grande separazione: •  Ind (G0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) • Procyon (F5 IV) – many, mostly single-site • HD 49933 (F5 V, COROT target) – single-site (HARPS) •  Hya (G giant) – single-site (CORALIE) •  Her (G2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: • 70 Oph A (K0 V) – single-site (CORALIE) • e Oph , h Ser (G giants) – dual-site (CORALIE & ELODIE) • d Pav, g Ser, b Aql – short segments (HARPS, UVES) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  39. Procyon A α CMi; HR 2943; HD61421 F5 IV-V Mv=0.363 d= 3.53 pc M=(1.42  0.06) MSUN R=(2.071  0.02) RSUN Prediction (Kjeldsen &Bedding 1995): Vosc= 1.11 m s-1 (L/L)V= 18 ppm MAX=1.0 mHz Δ=54 Hz Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  40. Martić et al. (2004; A&A 418, 295) Velocità Radiali Brown et al. (1991; ApJ 368, 599) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  41. Serie Temporale di Velocità Radiale int. err. =1.38 m/s r.m.s. =4.48 m/s Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  42. RV Time Series Analysis • PS high-filtered • ri : residual velocities • Weight definition: wi=1/(fσi2) Log N (>r/) f (> r/) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  43. Power Spectrum Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  44. Grande Separazione CR()=PS(max-1/2 )PS(max+1/2 )PS (max-)  PS (max+)[PS (max-3/2 ) PS(max+3/2 )  PS (max-2 )PS(max+2 )]0.5 = 56 ± 1 Hz <>= 55.7 ± 1.4 Hz Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  45. Frequenze Identificate Leccia et al., 2007 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  46. Matthews et al. (2004; Nature 430, 51 – July 1) The MOST “Affair” Walker etal. 2003 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  47. Kjeldsen simulations: • 1.5 times solar granulation • Stochastic excitation • 1.9 days lifetime of modes • Amplitude scaled from velocity observations MOST signal level No noise An interpretation of the MOST results Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  48. Results Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  49. Cosa hanno in comune questi Power Spectrum di Procione? Brown et al. (1991) Bouchy et al. (2005) Martic et al. (1999) Eggenberger et al. (2005) Martic et al. (2004) Claudi et al. (2005) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

  50. Cosa possiamo dire su Procyon? • L’eccesso di potenza è reale con un doppio hump • È in accordo con n = 55mHz. • Non c’è un grosso accordo sulle frequenze (stesse ragioni di  Boo) • Ampiezza minore di quella aspettata (già trovato dieci hanni fà) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare