Análise wavelet e modelo de manchas em curvas de luz estelares dos telescópios espaciais Kepler e CoRoT - Castrillon, Jenny Paola Bravo (2014)
Análogas às manchas e fáculas fotosféricas solares, cuja visibilidade é modulada por rotação estelar, as regiões ativas estelares consistem em grupos de manchas escuras na superfície da estrela e fáculas brilhantes causadas pelo seu campo magnético. Atualmente, as manchas estelares estão bem estabelecidas como os principais marcadores usados para estimar o período de rotação estelar. Por outro lado, o comportamento dinâmico das manchas também pode ser utilizado para analisar outros fenômenos relevantes, tais como a presença de atividade magnética e os seus ciclos. Para determinar o período de rotação estelar, identificar a presença de regiões ativas e investigar se a estrela manifesta ou não rotação diferencial, aplicamos dois métodos: uma análise wavelet e um modelo de manchas. O procedimento wavelet também é aplicado na análise de pulsações e na busca por assinaturas específicas para esta variabilidade estelar particular dentre os diferentes tipos de estrelas variáveis pulsantes. A transformada wavelet tem sido usada como uma ferramenta poderosa para o tratamento de vários problemas em astrofísica. Neste trabalho mostramos que a análise em tempo-frequência das curvas de luz estelares, utilizando a transformada wavelet, é uma ferramenta prática para a identificação de rotação, atividade magnética e assinaturas de pulsação. Apresentamos a composi- ção espectral e as variações multiescala das séries temporais para quatro classes de estrelas: alvos dominados pela atividade magnética, estrelas com planetas, aquelas com trânsitos binários, e estrelas pulsantes. Aplicamos a wavelet Morlet de 6 a ordem, que oferece alta resolução em tempo e frequência. Ao aplicar a transformada wavelet no sinal, obtemos os espectros de potência wavelet local e global. O primeiro é interpretado como a distribuição de energia do sinal no espaço tempo-frequência, e o segundo é obtido por integração temporal do mapa local. Sendo a transformada wavelet uma ferramenta matemática útil para sinais não estacionários, esta técnica aplicada v às curvas de luz, obtidas a partir das missões espaciais Kepler e CoRoT, nos permite identificar claramente determinadas assinaturas para diferentes fenômenos. Em particular, foram identificados padrões para a evolução temporal do período de rotação, bem como uma outra periodicidade decorrente dos efeitos das regiões ativas nas curvas de luz analisadas; a continuidade de uma determinada escala (frequência) durante a maior parte do tempo pode representar um indicador de rotação e atividade. Além disso, uma assinatura de padrão de batimento no mapa wavelet local de estrelas pulsantes ao longo de todo o tempo também foi detectada. O segundo método é baseado na detecção de manchas estelares durante os trânsitos de um planeta extrasolar que orbita sua estrela-mãe. Quando um planeta eclipsa sua estrela-mãe é possível detectar fenômenos físicos que ocorrem na superfície da estrela. Se uma mancha escura na superfície estelar é eclipsada parcial ou totalmente, a luminosidade estelar integrada aumentará ligeiramente. A análise da curva de luz medida durante um trânsito planetário nos permite inferir propriedades físicas das manchas estelares como o tamanho, a intensidade, a posição e a temperatura. Ao detectar a mesma mancha em trânsitos consecutivos, é possível obter informações adicionais, como o período de rotação estelar na latitude do trânsito planetário, a rotação diferencial, e os ciclos de atividade magnética. Observações do trânsito planetário nas estrelas CoRoT-18 e Kepler-17 foram usadas para aplicar este modelo.