- Gás nas linhas de astrofísica estelar e
extragaláctica
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Núcleos ativos de galáxias
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Processos de acréscimo em binárias compactas
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Pulsações em anãs brancas
Núcleos ativos de galáxias
Variabilidade é uma das propriedades mais
fundamentais e intrigantes de núcleos ativos de galáxias (AGN), abrangendo
um vasto espectro de luminosidades (de LINERS a quasares) e distâncias,
sendo observada em objetos desde o universo local até as maiores
distânciais conhecidas (z > 4). Dado que a emissividade de núcleos ativos é
máxima na região dominada pelo chamado "Big UV Bump que cobre a faixa do
óptico e ultra-violeta, o estudo da variabilidade nessa faixa espectral é
central para o entendimento do mecanismo gerador de energia.
0 tema da variabilidade em AGNs ganhou
Impeto nos anos 80, quando ficou estabelecido que as variações no contínuo
precediam as variações das linha de emissão por intervalos de dias a meses,
um fenômeno tradicionalmente interpretado como um efeito de "reverberação"
ou "eco" . Nesse cenário as nuvens da "Broad Line Region" (BLR) ecoam as
variações do campo de radiação nuclear, de modo que o retardo entre o sinal
da fonte central e o eco das linhas espectrais reflete a distribuição
geométrica das nuvens emissoras.
Esta teoria motivou intensas campanhas de
monitoramento de cerca de uma dezena de fontes, visando mapear a BLR destes
objetos usando técnicas matemáticas de inversão. É importante porém observar
que a teoria de reverberação não faz qualquer alusão à origem física das
variações do contínuo. Dessa maneira, o enfoque no mapeamento por técnicas
de reverberação desviou o interesse da comunidade astronômica da fisica da
variabilidade para a geometria da BLR, deixando uma enorme lacuna a ser
preenchida.
É objetivo desta linha de pesquisa corrigir
esta situação, deslocando a ênfase dos efeitos da variabilidade sobre o meio
para o entendimento de suas causas. Para tanto, investigamos aspectos da
variabilidade de AGNs de todas as luminosidades, tanto individual como
globalmente, de modo a proporcionar um entendimento amplo do mecanismo
responsável pela variabilidade de galáxias ativas..
Dentre os estudos desenvolvidos atualmente
destacamos: (1) Reconhecimento de padrões recorrentes de variabilidade em
AGNs. Estamos analisando a curva de luz histórica de NGC 5548 para testar a
proposta de Cid Fernandes et al. de que as variações de brilho em AGN
seguem um padrão matemático regular. (2) Monitoramento de AGNs de baixa
luminosidade (LLAGN). Embora se conheçam muitos LLAGN, pouco se sabe sobre
sua variabilidade. Sabe-se porém que variações dramáticas podem ocorrer após
longos períodos de quiescência, como comprova o interessante caso de NGC
1097 . 0 monitoramento de uma amostra grande de LLAGN permitirá deduzir a
frequência de variações entre LLAGN, a duração do ciclo de atividade e sua
energética, bem como aprimorar a estatística das transições de Seyfert tipo
1 para tipo 2. Estes resultados proporcionarão testes diretos de teorias
para a origem das variações.
Processos de acréscimo em binárias
compactas
Discos de acréscimo (DAs) são um fenômeno
importante em astrofísica, pois ocorrem em uma ampla gama de cenários e
situações e são fundamentais para se compreender a formação de sistemas
planetários e de estrelas e explicar a enorme energia observada em quasares
e AGNs. Apesar dos esforços desenvolvidos ao longo das últimas décadas,
tanto no campo teórico quanto no observacional, a estrutura e a física
básica dos DAs permanecem pouco compreendidas. Os melhores prospectos para
avanços significativos do conhecimento nesta área residem em estudos
espacialmente resolvidos de DAs.
0 objetivo desta linha de pesquisa é
melhorar o conhecimento acerca da física dos DAs, tentando entender os
mecanismos relevantes na determinação das estruturas radial e vertical do
disco, a natureza e a magnitude da viscosidade responsável pelo acréscimo,
bem como a origem da cintilação intrínseca de brilho (flickering)
característica dos processos de acréscimo. Para tanto, investigamos discos
de acréscimo em torno de anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros
em sistemas binários em interação (FIGURA
1) com técnicas de mapeamento por eclipses (FIGURA
2) e Tomografia Doppler , resolvendo e mapeando estruturas em
escalas angulares da ordem de micro-segundos de arco.
Estas técnicas permitem isolar e estudar o
espectro da radiação emitida em qualquer parte do DA (FIGURA
3). Ajustando modelos de atmosferas de discos a estes espectros,
somos capazes de determinar a dependência radial dos parâmetros fisicos do
DA - a temperatura do gás emissor, a densidade superficial, o número de
Mach, e o gradiente vertical de temperatura. Através da comparação das
propriedades de sistemas distintos, estamos explorando os efeitos de
diferenças na massa do objeto central, inclinação, irradiação no disco, e
período orbital no espectro observado.
A partir do conjunto de eclipses de cada
objeto, pretendemos estudar e mapear a distribuição das fontes de flickering
e acompanhar a evolução secular da distribuição de brilho dos seus DAs. Esta
evolução segue as mudanças na taxa de acréscimo bem como a movimentação de
frentes de onda de aquecimento e resfriamento durante erupções do disco,
fornecendo testes cruciais para modelos de instabilidade e viscosidade em
DAs.
Para estes trabalhos, dispomos de um amplo
conjunto de dados de fotometria e espectroscopia de alta resolução temporal
obtidos com o HST e a partir de telescópios em terra.
Pulsações em anãs brancas
0 estudo de pulsações em estrelas
proporciona uma forma única de investigarmos o seu interior. Em analogia com
a ciência que estuda o interior da Terra chamamos esse estudo de
astrossismologia. Depois do Sol as estrelas anãs brancas são aquelas para as
quais mais informação foi possível obter. Até o presente, a astrossismologia
permitiu medir velocidades de rotação, massadas camadas superficiais (anãs
brancas possuem uma estrutura em camadas), massas totais, rotação
diferencial, bem como as taxas de esfriamento das anãs brancas ao longo do
diagrama HR.
Há mais de três décadas existem previsões
teóricas que os núcleos de anãs brancas frias devem cristalizar. Contudo,
até hoje nenhum teste observacional da teoria foi efetuado.
Winget et al. mostraram que é possível usar
anãs brancas como cronômetros para medir a idade de grupos estelares, em
particular de nossa Galáxia, o que por sua vez serve como um limite inferior
para a idade do Universo. Em face à discórdia atual dos valores da idade do
Universo obtidos através do valor da constante de Hubble (H0) e de idades
estelares em nossa nossa Galáxia [e.g. a cronologia de anãs brancas ganhou
atenção redobrada. A compreensão do fenômeno da cristalização é essencial
para os estudos de esfriamento de anãs brancas. Se a cristalização realmente
ocorre ela adiciona aproximadamente 1 bilhão de anos aos tempos de
esfriamento calculados para anãs brancas. Existe ainda um efeito
potencialmente maior associado com a possível separação de fase dos
elementos durante a cristalização que poderia adicionar entre 1 e 3 bilhões
de anos às idades calculadas.
Esta linha de pesquisa se propõe a testar
observacionalmente a teoria de cristalização, visando alcançar uma melhor
compreensão do processo de esfriamento em anãs brancas e obter estimativas
mais acuradas de suas idades. Para tanto investigamos a estrutura interna de
anãs brancas através do estudo das suas pulsações. Ao longo de 1998 estamos
realizando uma campanha observacional visando obter cobertura permanente da
curva de luz da anã branca pulsante BPM 37093, fazendo uso do Whole Earth
Telescope. Os dados serão usados para comparar as características de suas
pulsações com modelos teóricos para estrelas pulsantes com núcleos
cristalizados.
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