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Asterosismologia. 4. Stelle e pulsazioni: Stelle di tipo solare. Riccardo U. Claudi INAF Astronomical Observatory of Padova. Pulsazioni di tipo solare. Dipendono fortemente dalle proprietà della stella Oscillazioni smorzate linearmente Eccitate in modo stocastico.
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Asterosismologia 4. Stelle e pulsazioni: Stelle di tipo solare Riccardo U. Claudi INAF Astronomical Observatory of Padova
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
Le oscillazioni di tipo solare sono onde sonore stazionarie (modi - p) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Dal Sole alle stelle di tipo solare. I Bassi valori del grado orizzontale: l3 MA Alti valori del numero radiale: n Descrizione asintotica dei modi p Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
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
Dal Sole alle stelle di tipo solare. IV Kjeldsen & Bedding, 1995 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Frequenza MAX e parametri fondamentali Bedding & Kjeldsen, 2003, PASA, 20, 203 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Alcuni pulsatori di tipo solare Bedding & Kjeldsen (2003) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
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
α Centauri A Observations with UVES on VLT (Butler et al, 2004; ApJ 600, L75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
α Centauri A (Butler et al, 2004; ApJ 600, L75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
α Centauri A Observed echelle diagram Bedding et al., ApJ, in press (astro-ph/0406471 ) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
α Centauri A Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
α Centauri B CORALIE, La Silla (Carrier & Bourban 2003; A&A 406, L23) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
α Centauri B UVES (VLT) and UCLES (AAT) Kjeldsen et al. (in preparation) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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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
Hyi: G2 subgiant Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
UCLES Bedding et al. (2001) and Carrier et al. (2001) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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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
η Bootis Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Pre-Hipparcos Post-Hipparcos 1.66 M¯ 1.6 M¯ Evolutionary state Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Observed power spectrum Kjeldsen et al. (1995) Balmer-line equivalent widths (NOT) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Boo: Power Spectra Carrier et al. (2005) velocity (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
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
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
Ara: G3V planet-hosting star Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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Ara (Bouchy et al. 2005) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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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
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
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
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
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
Power Spectrum Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
Frequenze Identificate Leccia et al., 2007 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
Matthews et al. (2004; Nature 430, 51 – July 1) The MOST “Affair” Walker etal. 2003 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
Results Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare
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
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