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Cambios en amplitud y período de pulsación de Cefeidas clásicas en la Nube Mayor de Magallanes

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Academic year: 2021

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Cambios en amplitud y per´ıodo de

pulsaci´

on de Cefeidas cl´

asicas en la Nube

Mayor de Magallanes

Sebasti´

an Velasco Moreno

201225610

Dr. Alejandro Garc´ıa

Director

Universidad de los Andes Departamento de F´ısica

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Agradecimientos

Desear´ıa agradecer la culminaci´on de este trabajo y vida acad´emica a mi madre, la cual siempre me brindo su apoyo, paciencia y amor. A su vez, al profesor Alejandro Garc´ıa, director de este proyecto, y al grupo de Astronom´ıa de la Universidad de los Andes, ya que ellos me guiaron, me formaron y animaron a estudiar los astros. Gracias a mis compa˜neros y dem´as personas que hicieron este tiempo m´as agradable.

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3

Resumen

En este trabajo se han analizado cambios de amplitud y de periodo de pulsaci´on de cefeidas cl´asicas. Se utiliz´o el cat´alogo p´ublico de OGLE II para obtener datos de luminosidad e intervalos de tiempo para realizar las curvas de luz de m´as de 700 cefeidas. Para la primera parte, se encontraron 3 cefeidas cuyas curvas de luz siguieren un posible cambio de amplitud en el tiempo. A su vez, se encontraron 30 curvas de luz que indican que dichas cefeidas presentan cambios de periodo en sus oscilaciones. Esto puede aportar a la discusi´on sobre la linealidad y forma de calibrar la relaci´on Periodo-Luminosidad.

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Abstract

In this work, we have studied changes in amplitude and pulsation period present in classic cepheid in the Large Magellanic clouds. The free catalogue OGLE II was used to obtained records of luminosity and time intervals in which the data was taken to make over 700 light curves. For the first part of this work, we found 3 light curves of cepheids in which it was observed a change in amplitude over time. On the second part, there were found 30 possible candidates of cepheids with changes in their oscillation periods. This may contribute to obtain a better calibration of the Period-Luminosity relation.

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´

Indice general

1. Introducci´on 7

1.1. Trasfondo Hist´orico . . . 7

1.2. Estado del Arte . . . 9

2. Marco Te´orico 13 2.1. Estrellas Variables y Ley de Leavitt . . . 13

2.1.1. Estrellas Pulsantes . . . 13

2.1.2. Ley de Leavitt . . . 14

2.2. Evoluci´on Estelar . . . 15

2.3. Pulsaciones Estelares . . . 16

2.4. Termodin´amica Estelar . . . 18

2.4.1. Motor Termodin´amico de Eddington . . . 18

2.4.2. Efectos de Opacidad . . . 19

2.4.3. Zonas de Ionizaci´on Parcial . . . 19

2.5. El Proyecto OGLE: . . . 20

3. Datos 21 3.1. Preparaci´on de Datos . . . 21

3.2. Distribuci´on de valores Abbe . . . 21

3.3. Fase de Oscilaci´on . . . 23

4. An´alisis de Datos 25 4.1. Cambios en Amplitud . . . 25

4.2. Evoluci´on Estelar para variables cefeidas . . . 26

4.3. Busqueda de Cambios en per´ıodo . . . 27

5. Discusi´on y Conclusiones 29

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(7)

Cap´ıtulo 1

Introducci´

on

1.1.

Trasfondo Hist´

orico

El primer astr´onomo en descubrir la primera estrella peri´odica variable conocida fue el pastor luterano David Fabricius. Aprovechando los avances astron´omicos a principios del siglo XVII debido al telescopio de Galileo, Fabricius dedic´o gran parte de su vida a la observaci´on amateur de los cielos y a la ciencia de los astros. En agosto de 1595, observando las magnitudes de las estrellas en las constelaci´on de Cetus, el monstruo marino, se percat´o de que la estrella O Ceti hab´ıa cambiado de magnitud. Asumiendo que era otra Nova m´as, conocidas ya para la ´epoca, Fabricius la catalog´o como tal. Pero varios meses despu´es, la estrella O Ceti apareci´o de nuevo en el firmamento alem´an. Al ver este sorprendente evento, el pastor nombr´o la estrella Mira, que significa maravilloso en lat´ın (Carroll, 1996). Pensadores del momento atribuyeron este ins´olito suceso a manchas en la superficie estelar, las cuales, al rotar la estrella, hac´ıan disminuir su brillo. En la actualidad, es conocido que esta estrella pertenece a un sistema eclipsante. En recientes a˜nos, se ha analizado la curva de luz de O Ceti la cual se presenta a continuaci´on en la figura 1.1. Mira es un sistema binario compuesto de una variable gigante roja, Mira A, y una enana blanca, Mira B. La atracci´on gravitacional de la compa˜nera blanca atrae material del exterior de la gigante roja. Esto genera cambios de luminosidad peri´odicos debido a la p´erdida de masa. Estas estrellas variables se conocen como Variables de Per´ıodos Largos y poseen per´ıodos entre 100 y 700 d´ıas.

Figura 1.1: Curva de Luz de Mira. Per´ıodos de oscilaci´on de 400 d´ıas aproximadamente. Tomada de Price, A. AAVSO. Omicron Ceti.

(8)

El astr´onomo ingl´es John Goodricke fue el descubridor de la primera estrella variable por la que conocer´ıamos el nombre de variables cefeidas (Carroll, 1996). Goodricke era conocido en la comunidad astron´omica gracias a sus observaciones del cambio de magnitud de Algol, β Persei, y su explicaci´on de por qu´e cambiaba de brillo. Este astr´onomo sugiri´o que alg´un cuerpo oscuro deb´ıa pasar por al frente de la estrella, haciendo que su brillo disminuyese. Al pasar completamente el objeto eclipsante, la estrella retomar´ıa su brillo original. Un a˜no m´as tarde de estos acontecimientos, en 1784, Goodricke descububri´o otra estrella que presentaba cambios de magnitud y se dispuso a estudiarla. Entre el 10 de octubre y el 28 de diciembre de ese a˜no, pudo observar cambios de magnitud de δ Cephei compar´andola con sus vecinas ζ Cephei y α Lacerta. Debido al mal clima, suspendi´o las observaciones y las retom´o el 8 de Febrero. Hasta el 26 de junio, observ´o los cambios de δ Cephei y obtuvo su per´ıodo de oscilaci´on y el cambio exacto presente en la magnitud. Se puede observar su curva de luz en la gr´afica 1.2. Observando per´ıodos de 5.3 d´ıas y cambios de magnitud de 3.48 a 4.37, el se percat´o de que estas estrellas alcanzan su m´aximo con mayor rapidez que con la que descienden a su m´ınimo. δ Cephei se convertir´ıa en la primera cefeida cl´asica. Sus observaciones al aire libre le costar´ıan la vida ya que Goodricke obtuvo neumon´ıa. Muri´o el 20 de abril de 1786.

Figura 1.2: Curva de Luz de delta Cephei. Tomada de Stebbins J., Astrophysics Journal, 27, pp 192.

Para concluir esta peque˜na rese˜na hist´orica, la astr´onoma estadounidense Henrrieta Sawn Leavitt descubri´o la relaci´on m´as importante conocida para variables cefeidas. Trabajando en el Observatorio de Harvard bajo la direcci´on de Edward Pickering, Leavitt comparaba fotos de una misma parte del cielo, m´as precisamente las Nubes de Magallanes. Su tarea era detectar cambios en la luminosidad de algunas estrellas. Realizando esta labor varias veces, Leavitt descubri´o alrededor de 2400 estrellas con cambios en brillo. An´alizando la frecuencia de estas oscilaciones de luminosidad, ella estudi´o variables con per´ıodos entre 1 y 50 d´ıas y se percat´o de una importante relaci´on: entre mayor sea el cambio en brillo de la estrella, el per´ıodo de oscilaci´on ser´a mayor. Usando 25 de esas cefeidas encontradas en la Nube Menor de Magallanes, Leavitt realiz´o un an´alisis gr´afico de cambios en magnitud y per´ıodo obteniendo as´ı la famosa relaci´on Per´ıodo-Luminosidad (PL) tambi´en conocida como Ley de Leavitt, LL. En la figura 1.3 se puede observar esta relaci´on. Conociendo el per´ıodo de pulsaci´on de una variable cefeida, es posible conocer sus magnitudes aparentes y absolutas y, de este modo, obtener el m´odulo de distancia que determina qu´e tan lejos est´a dicha estrella. Esta relaci´on es de vital importancia desde entonces para los astr´onomos, ya que pueden usarla para medir distancias extra gal´acticas con m´as precisi´on y alcance de lo que se podr´ıa con el m´etodo de paralaje trigonom´etrico.

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1.2. ESTADO DEL ARTE 9 Figura 1.3: Ley de Leavitt o Relaci´on Per´ıodo Luminosidad. Tomada de Leavitt, H. Harvard College Observatory Circular, vol 173, p. 1, 1912

1.2.

Estado del Arte

Con el prop´osito de obtener una relaci´on m´as acertada y precisa de la Ley de Leavitt, se han ana-lizado diferentes efectos y procesos f´ısicos presentes en las estrellas cefeidas que puedan ayudar a la calibraci´on de esta relaci´on. El primero de ellos es el efecto no lineal de la relaci´on Per´ıodo-Luminosidad. Interesado por la forma de la relaci´on PL, Kukarkin (Fernie, 1969) suguiri´o un modelo m´as adecuado de dos l´ıneas con diferentes pendientes que se intersectaban en un per´ıodo de 10 d´ıas. A su vez, Shapley (Fernie, 1969) argumentaba que este desfase se deb´ıa a la absorsi´on interestelar, la rotaci´on gal´actica y a los errores en el c´alculo de el movimiento propio de la estrella. M´as precisamente encontr´o un desfase de 1m4, con contribuciones de 0m7 por obviar la absorci´on interestelar, 0m2 por efectos de la rotaci´on gal´actica y la restante contribuci´on a los errores producidos por el movimiento propio (Fernie, 1969). En otro estudio con similares fines, Sandage et al. estudiaron diferentes cefeidas y la relaci´on PL entre LMC, SMC, M31, NGC6822. Aqu´ı, los autores atribu´ıan los cambios en la relaci´on PL a la teor´ıa de la Franja de Inestabilidad predicha para estrellas cefeidas con pulsaciones producidas por la doble ionizaci´on del helio (Sandage, 1968). En otro trabajo, del que Sandage fue part´ıcipe, Tammann et al. (2003) analizaron diagramas de colores para cefeidas en las Nubes de Magallanes y en nuestra galaxia, encontrando diferencias entre estos. Concluyeron que las cefeidas gal´acticas tienen su espectro corrido al rojo, mientras que las encontradas en las nubes presentan un mayor brillo a per´ıodos cortos pero son menos brillantes a per´ıodos largos. Esto suguiere una ruptura en la relaci´on PL y cambios en la temperatura de la estrella. A su vez, concluyeron que diferentes diagramas de color-per´ıodo sugieren relaciones per´ıodo-luminosidad con diferente pendiente (Tammann, 2003). Finalmente, en la ´ultima d´ecada se han realizado estudios confirmando pero no dando explicaci´on a la no linealidad de la rela-ci´on PL como los realizados por Kanbur et al. (2007), Ngeow et al. (2012) y Garcia-Varela et al. (2016). En segunda instancia, la relaci´on PL puede tambi´en verse afectada por cambios en los per´ıodos de pulsaci´on de la estrella cefeida. Para per´ıodos cortos, la taza a la cual el per´ıodo cambia y los cambios de amplitud en la pulsaci´on pueden determinar la ubicaci´on de la cefeida en la franja de inestabilidad del diagrama Hertzsprung Russell. A su vez, el cambio del per´ıodo podr´ıa brindar informaci´on sobre

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el modo de pulsaci´on de la estrella. Aqu´ı, los autores atribuyen estos cambios al paso de la variable cefeida por la franja de inestabilidad. Seguidamente, se suguieren masas caracter´ısticas de estas va-riables (5M < m < 10M ) (Turner, 2006; Fadeyev, 2013). A su vez, algunas variables RR Lyræ,

en puntualidad V473 Lyræ, pueden exhibir un porceso an´omalo llamado efecto Blazhko. Los autores estudiaron resonancias producidass por procesos no lineales, los cuales ayudar´ıan a confirmar el mode-lo de resonancia que explicar´ıa y modular´ıa mode-los procesos vistos en cefeidas y en V473 Lyræ (Molnar, 2014). Este efecto produce variaciones en per´ıodos y amplitudes de estrellas variables de Poblaci´on II. Estos cambios se deben a diferentes ciclos en el proceso de convexi´on que generan una resonancia no lineal entre el modo fundamental y el primer modo de oscilaci´on (Smolec, 2016). Finalmente, Po-leski et al. (2008) utilizaron una muestra de m´as de 600 cefeidas con diferentes modos de pulsaci´on, para encontrar alrededor de 18 % pulsando en el modo fundamental y otro 41 % pulsando en el pri-mer modo de oscilaci´on. Este estudio tambi´en llev´o a la conclusi´on que en el cambio de pulsaci´on se presenta un desfase en la curva de luz que se evidencia en el aumento de dispersi´on en en la curva de luz. Otro efecto a tener en cuenta al momento de indagar acerca de la relaci´on PL es el efecto de una estrella compa˜nera a la estrella cefeida. Este sistema binario evidencia curvas de luz con varios pun-tos dispersos. Si se le es restada una curva de luz de variable cl´asica cefeida, se obtiene una gr´afica propia para sistemas eclipsantes (Udaslki,1999). Estas caracter´ısticas pueden brindar informaci´on so-bre el radio de orbita, las masas de ambas estrellas y la distancia entre ellas (Garc´ıa-Varela et al., 2016). Es todav´ıa hecho de discusi´on si la metalicidad influye en la pendiente de la LL. En el 2000, Caputo et al. estudiaron las relaciones entre la metalicidad de una cefeida y su relaci´on PL. Con diferentes cefeidas cl´asicas de la Nube Mayor de Magallanes y cefeidas encontradas en la V´ıa L´actea, enfocaron su estudio en cefeidas que atraviesan la rama de inestabilidad con masas entre (5 − 10)M . Al final de

su an´alisis, concluyeron que una relaci´on cuadr´atica era la regresi´on m´as apropiada para representar la relaci´on PL en dichas cefeidas, mostrando as´ı una clara dependencia de la metalicidad en la LL. Pero, a comienzos de siglo, Udalski et al. (2001) y Pietrzy´nski et al. (2004), estudiando cefeidas de IC1613 (Udaslki et al., 2001) y NGC6822 (Pietrzy´nski et al., 2004), respectivamente, encontraron una regresi´on lineal en la relaci´on per´ıodo-luminosidad, lo que suger´ıa la no dependencia de la metalicidad en LL. A esta discusi´on se unieron Giren et al. (2005) y Fouqu´e et al. (2007). Analizando 13 cefeidas de la Nube Mayor, Giren encontr´o una relaci´on lineal para la Ley de Leavitt (Gieren, 2005). Esto lo corroborar´ıa Fouqu´e, que estudiando 59 cefeidas del centro de la galaxia y de la Nube Mayor de Magallanes, no encontr´o discrepancia significativa entre las pendientes de las relaciones PL (Fouqu´e, 2007). Ambos, concluyeron que la Ley de Leavitt no era afectada por la metalicidad estelar.

La progresi´on de Hertzprung es un efecto que influye en la relaci´on PL. Hertzprung encontr´o una protuberancia en algunas curvas de luz y hall´o una relaci´on entre esta y el per´ıodo de pulsaci´on. Esta protuberancia se ve´ıa como una segunda onda en la curva de luz en la rama descendente y aparec´ıa en cefeidas con perodos P > 6d (Hertzsprung, 1926). A su vez, Bono confirm´o que este evento ocurre en cefeidas que oscilan en modo normal (Bono, 2000). Estas protuberancias en las curvas de luz son producidas por dos posibles eventos: resonancia y el mecanismo Eco. El mecanismo Eco proclama que las protuberancias son producidas por ondas de presi´on radial al momento de la oscilaci´on. El mecanismo de resonancia propone que existe una resonancia no lineal entre el modo fundamental y el segundo modo de oscilaci´on (Garcia-Varela, 2016).

Se puede pues notar que la Ley de Leavitt no est´a lo suficientemente calibrada para arrojar un valor exacto de la relaci´on entre el per´ıodo y la luminosidad. Se ha mencionado c´omo diferentes aspectos f´ısicos dentro y fuera de la estrella pueden generar cambios de luminosidad y brillo los cuales son de gran importancia estudiarlos para mejorar la precisi´on de la relaci´on PL. Es as´ı como este trabajo se enfocar´a en encontrar variables cefeidas con cambios en amplitud y per´ıodo de pulsaci´on. Como se mencion´o antes, estos cambios en el ciclo de pulsaci´on pueden brindar informaci´on sobre el estado

(11)

1.2. ESTADO DEL ARTE 11 evolutivo de la estrella y su ubicaci´on en la franja de inestabilidad en el diagrama HR. Para concluir, este estudio planea contribuir a la discuci´on sobre la correcta calibraci´on de la Ley de Leavitt.

(12)
(13)

Cap´ıtulo 2

Marco Te´

orico

2.1.

Estrellas Variables y Ley de Leavitt

2.1.1.

Estrellas Pulsantes

Observando estrellas en el firmamento, es posible obtener datos cuantitativos de cambios de mag-nitud en la variable y el per´ıodo en que estos se realizan. A la gr´afica de variaci´on de magnitud como funci´on del tiempo se le conoce como Curva de Luz y es la herramienta m´as importante al estudiar este tipo de estrellas. Dependiendo de la forma de la curva de luz, se clasifican en variables eruptivas, variables rotantes, eclipsantes y estrellas pulsantes.

Las variables eruptivas son estrellas opacas que est´an expulsando gas. Usualmente hacen parte de un sistema binario cerrado en el cual una de las estrellas est´a cediendo masa a su compa˜nera. El siguiente tipo son las variables rotantes. Este tipo de estrella no presenta una distribuci´on uniforme de temperatura en su atm´osfera. Estos cambios abruptos de temperatura pueden ser observados como manchas estelares creadas por intensos campos magn´eticos, como las manchas solares. Al momento en que la estrella gira, las manchas se hacen visibles y su magnitud cambia. Las variables eclipsantes son aquellas que pertenecen a un sistema binario en el cual un compa˜nero pasa en frente de la otra estrella produciendo un cambio de magnitud. Al momento de pasar completamente, la magnitud de la estrella opacada vuelve a la normalidad. Este cambio de magnitud no es intr´ınseco de la composici´on de la estrella, como antes, sino defectos ajenos a esta. Finalmente, las variables pulsantes son aquellas que poseen cambios en magnitud debido a expansiones y contracciones en las capas exteriores de la estrella. Son gigantes y supergigantes que pasan por una etapa de inestabilidad.

Las variables pulsantes tambi´en pueden ser divididas y clasificadas seg´un su per´ıodo, composi-ci´on, cambios de magnitud, clase espectral, entre otras caracter´ısticas propias de la pulsaci´on de la estrella. Las W Virginis son estrellas de baja metalicidad menos luminosas que estrellas con el mismo per´ıodo. Estas estrellas de poblaci´on II, identificadas por Walter Baade en 1952(Karttunen, 1987), poseen per´ıodos entre 2 y 45 d´ıas. Las siguientes variables con gran importancia son las estrellas RR Lyrae. Estas estrellas poseen cambios de magnitud y per´ıodo m´as peque˜nos, este ´ultimo entre 1.5 a 24 horas. Debido a sus caracter´ısticas, son de gran importancia al calibrar distancias extragal´acticas. Pertenecientes a c´umulos globulares y con clases espectrales entre A-F8, estas variables de poblaci´on II presentan la misma fase evolutiva, donde el Helio sigue quem´andose en su interior. Con per´ıodos m´as grandes, entre 100 y 700 d´ıas, a las estrellas Mira, en honor a la estrella variable con el mismo nombre, se les conoce como variables de per´ıodos largos. Son estrellas supergigantes que han salido de la franja de inestabilidad con clase espectral M ,S y C, seg´un el diagrama de HR. Presentan cambios de magnitud en el visual, alrededor de ∆m = 6 mag. (Carroll, 1996), lo que hace que sus pulsaciones sean

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visibles a simple vista. Para terminar, est´an las variables conocidas como cefeidas cl´asicas, las cuales ser´an objeto de estudio de este trabajo. Nombradas as´ı por delta Cephei, son estrellas supergigantes de poblaci´on I con clases espectrales entre F-K.

2.1.2.

Ley de Leavitt

La ley de Leavitt fue de gran ayuda para los astr´onomos de la ´epoca y un progreso para medir distancias. En el momento, s´olo se contaba con paralaje y su uso era limitado. Con la Ley de Leavitt se pudo aumentar el alcance de distancias conocidas hasta el Grupo Local, no m´as de 3Mpc. Calculando el per´ıodo de cefeidas cl´asicas podemos obtener relaciones de magnitudes aparentes y absolutas, y de esta forma, obtener f´acilmente la distancia usando el m´odulo de distancia. Ejnar Hertzsprung (Carroll Ostlie, 1996) calibr´o esta relaci´on con informaci´on del movimiento solar a trav´es del espacio y diferentes m´etodos estad´ısticos, obteniendo as´ı la relacion lineal:

M<V >= −2,81 log10(Pd) − 1,43 (2.1)

Figura 2.1: Ley de Leavitt en varios campos. Tomada de Storm et al. (2011)

Mejores observaciones y calibraciones pueden lograrse con observaci´on en longitudes de onda in-frarrojas. All´ı, se corrigen problemas de absorci´on y dispersi´on de la luz de la estrella por efectos de polvo estelar.

(15)

2.2. EVOLUCI ´ON ESTELAR 15 Figura 2.2: Ley de Leavitt en varias Bandas. Tomada de Scowcroft et al. (2015)

2.2.

Evoluci´

on Estelar

Esta secci´on estar´a enfocada en los procesos f´ısicos presentes en las cefeidas y con estos podr´an ser entendidos los cambios de magnitud y per´ıodo. Se estar´a enfocando el estudio a estrellas que ya no queman hidr´ogeno en su interior para producir helio. Son estrellas luminosas que est´an evolucionando hacia luminosidades mayores con cambios en el radio y la Tef f.

A medida que la envoltura de gas se contrae, la compresi´on en el caparaz´on de H es tanta que la energ´ıa de la estrella aumenta. Con este nuevo aumento de temperatura, la zona de convecci´on sube a la superficie y se genera otro n´ucleo convectivo en el centro de la estrella. En estos momentos la estrella evoluciona hacia la parte azul del diagrama HR. Esto se debe a que la mayor parte de la energ´ıa viene del caparaz´on de He que fue expulsado del interior. Este proceso es an´alogo al de quemar H pero en menor escala de tiempo.

Al devolverse y comenzar a retomar su camino hacia las estrellas rojas del diagrama HR, el n´ucleo ha aumentado tanto de masa que empieza a contraerse, acompa˜nado del enfriamiento y expansi´on de la envoltura de gas. A este punto, el He del n´ucleo se ha acabado ya que ha sido transformado en ox´ıgeno y carbono, generando que la estrella evolucione m´as r´apido. A medida que la temperatura interna aumenta debido a la contracci´on de la estrella, un caparaz´on de He se forma alrededor del n´ucleo de CO. Cuanto m´as se contrae el n´ucleo, m´as lo hace el caparaz´on, aumentando su energ´ıa y empujando el caparaz´on que quema H hacia fuera de la estrella, expandi´endolo y enfri´andolo. Esto causa un apag´on temporal del caparaz´on de H hasta que este vuelva a caer en la estrella y retomar su energ´ıa para poder encenderse.

Este tr´ansito por la rama horizontal, muestra inestabilidades en la estructura de la estrella las cuales generan anomal´ıas que pueden ser observadas mediante cambios de luminosidad, temperatura, radios estelares y velocidades radiales.

As´ı pues, se observa c´omo este proceso al interior de una estrella genera cambios peri´odicos en la luminosidad, el radio y la temperatura de esta. Entre m´as masivo el objeto, con mayor rapidez

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quemar´a su combustible, y menor ser´a el per´ıodo de estos cambios. Claramente, el per´ıodo de este pro-ceso es inversamente proporcional a la masa de la estrella. Estos propro-cesos ocurren en tipos espectrales A a F para estrellas entre 1M y 3M , y en G a K para variables supergigantes (Marconi, 1998).

A su vez, estudios sugieren qur la franja de inestabilidad est´a acotada entre 4500 - 7500 K (Kiss, 2007). En la siguiente gr´afica observamos algunas de las locaciones de las variables pulsantes a medida que evolucionan en el diagrama HR.

Figura 2.3: Diagrama HR con localizaci´on de variables pulsantes. Tomado de An Introduction to modern Astrophysics de Carrol & Ostlie

2.3.

Pulsaciones Estelares

Las pulsaciones observadas en estrellas variables son producidas por oscilaciones radiales, que no son m´as que el resultado de ondas de sonido resonando en el interior de la estrella. El per´ıodo de pulsaci´on se define como el tiempo que le tomar´ıa a una onda de sonido cruzar el di´ametro de la estrella. La velocidad del sonido dentro de la estrella es dada por:

V s = s

γP

ρ (2.3)

1

donde P es el per´ıodo y ρ es la densidad de la estrella. Con esta informaci´on, el per´ıodo de pulsaci´on es proporcional a :

(17)

2.3. PULSACIONES ESTELARES 17 Π ≈ r 3π 2γρG (2.4) 2

Como el per´ıodo de pulsaci´on es inversamente proporcional a la densidad de la estrella (Kart-tunen,1987), esto explicar´ıa por qu´e el per´ıodo decrece a medida que se desciende por la franja de inestabilidad, de tenues supergigantes a densas enanas blancas.

Estas pulsaciones se pueden presentar en diferentes modos. Como ondas estacionarias, las ondas de gas pueden poseer nodos dentro de la estrella. El modo fundamental es aquel el cual no presenta nodos y el gas se mueve en la misma direcci´on en cualquier punto de la estrella. Las cefeidas cl´asicas, W Virginis y algunas variables Mira oscilan en el modo fundamental. El primer arm´onico se presenta con un nodo donde el gas se mueve en direcciones opuestas en ambos lados del nodo. Este modo de oscilaci´on es propio de las RR Lyrae. En la grafica 2.4 se pueden observar los primeros arm´onicos y el modo fundamental.

Figura 2.4: Diagrama de los posibles primeros arm´onicos de una estrella. El segundo arm´onico posee dos nodos los cuales actuan como el primero, con gas moviendose opuesto en ambas direcciones. Tomado de An Introduction to modern Astrophysics de Carrol & Ostlie

Fueron de inter´es para Marconi y Palla, (Marconi, 1998) las relaciones entre modos de pulsaci´on, temperaturas efectivas y masas de las variables estudiadas. Dichos autores modelaron sistemas de pulsaci´on estelar lineales y no lineales usando masas entre 2 − 4M . Ellos encontraron que las variables

con oscilaciones en el modo fundamental est´an entre 2,5−4M . A su vez, estrellas entre 3−4M pulsan

en el primer arm´onico, mientras que estrellas entre 3,5 − 4M , en el segundo. En adici´on, encontraron

temperaturas efectivas cerca de 7500 K para variables pulsando en el segundo arm´onico, alrededor de 7200 K para pulsaciones de primeros arm´onicos y temperaturas de 6500 K para estrellas pulsando en modo fundamental. Estas relaciones de masa, temperatura y modo de oscilaci´on pueden dar pistas de los procesos evolutivos dentro de la estrella.

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Figura 2.5: Diagrama HR con localizaci´on de variables con sus modos de pulsaci´on. Tomada de Marconi et al. (1998).

2.4.

Termodin´

amica Estelar

2.4.1.

Motor Termodin´

amico de Eddington

El astrof´ısico brit´anico Arthur Eddington propuso estudiar las pulsaciones de estrellas modelando estas como motores termodin´amicos. Las capas de la estrella producen trabajo al momento de expan-dirse o contraerse en durante un ciclo. Una capa que realice trabajo positivo,H P dV > 0, fortalece las oscilaciones. Por otro lado, si el trabajo realizado por la capa es negativo,H P dV < 0, las oscilaciones se ver´an atenuadas. La amplitud de dichas oscilaciones est´a correlacionada con el trabajo neto de la estrella (la suma de todos los trabajos realizados por cada capa). Si Wnet< 0 la amplitud de la

osci-laci´on decaer´a. Con Wnet> 0, la amplitud aumenta. El equilibrio termodin´amico ocurrir´a cuando la

suma de Wnet= 0, lo cual cesar´ıa las oscilaciones.

Se puede definir el trabajo de una capa como W = Qin–Qout. Qinentra al sistema durante el punto

de temperatura m´as alto del ciclo, Thot. Qout sale del sistema cuando la temperatura del ciclo es la

menor, Tcold.

Cuando el ciclo pasa por su estado de m´axima compresi´on, las capas de la estrella absorben energ´ıa en forma de calor, Q. Gracias a esto la presi´on es m´axima y las oscilaciones son amplificadas.

Al momento de compresi´on de la estrella, la temperatura y densidad cerca de su n´ucleo aumentan. Dicho efecto aumenta la tasa a la cual la energ´ıa termonuclear es generada (Carrol Ostlie (1996)). A este efecto se le denomina mecanismo nuclear . Aunque m´as energ´ıa es producida en el interior, no es suficiente para mantener e impulsar las oscilaciones. Cambios en la tasa de producci´on de energ´ıa producen oscilaciones que podr´ıan prevenir la formaci´on de estrellas de m´as de 90M .

Eddington propuso tratar el ciclo de la estrella como una v´alvula. Cuando una capa de la estrella es comprimida, se vuelve opaca y aten´ua el flujo de energ´ıa hacia el exterior. Debido a esta energ´ıa

(19)

2.4. TERMODIN ´AMICA ESTELAR 19 contenida, la capa es empujada hacia la superficie, la densidad del material estelar disminuye y se libera energ´ıa. La estrella se enfr´ıa y se vuelve transparente lo que permite que la energ´ıa atrapada al inicio del ciclo, escape. La capa desciende hacia el interior de la estrella, donde es comprimida de nuevo y el ciclo se reinicia. Eddington concluy´o que la opacidad deber´ıa incrementar con la compresi´on. Cabe mencionar que al momento de la compresi´on, la temperatura y la densidad cerca del n´ucleo aumentan. Debido a la ley de Kramers, la opacidad depende de estas variables como κ ∝ Tρ3,5, con ρ

siendo la densidad y T la temperatura. Debido a que κ es m´as susceptible a un cambio de temperatura que de densidad, es esperado que la opacidad disminuya en la estrella. As´ı que, oscilaciones moduladas por el modelo de Eddington son an´omalas y se presentan en 1 de 105estrellas (Carrol Ostlie (1996)) .

2.4.2.

Efectos de Opacidad

Como se mencion´o anteriormente, el efecto propuesto por Eddington debe presentarse bajo ciertas condiciones especiales puesto que la opacidad tiende a disminuir. Este especial efecto ocurre en algunas zonas de ionizaci´on en la estrella.

Al momento de compresi´on de la estrella, el trabajo de las capas aumenta. Las capas descienden hacia el centro de la estrella aumentando su energ´ıa. La densidad aumenta considerablemente pero la temperatura no demasiado, debido a que mayor parte de la energ´ıa se emplea en ionizar m´as part´ıculas en la capa. Con temperaturas bajas y alta densidad, la opacidad aumenta y es posible tener una v´alvula de Eddington.

Cuando al estrella se expande, la temperatura no desciende demasiado. Esto se debe a la recom-binaci´on de iones con electrones; proceso que produce energ´ıa. Con un cambio de densidad, contrario al de la temperatura, la opacidad disminuye lo que deja fluir la energ´ıa dentro de la capa. Libera la energ´ıa en su interior y vuelve a caer hacia el centro, comprimi´endose y comenzando el ciclo de nuevo. Esto es lo que se conoce como el Mecanismo Kappa.

El calor fluye hacia las ´areas de ionizaci´on debido a su poco aumento de temperatura. Con esta extra energ´ıa, las zonas de ionizaci´on del H y el He son los “pistones” que fomentan las oscilaciones modulando el flujo de energ´ıa entre las capas de las estrella.

2.4.3.

Zonas de Ionizaci´

on Parcial

Existen dos zonas de ionizaci´on responsables de las pulsaciones en estrellas como se presenta en las variables cefeidas. La primera se presenta hacia el exterior de la estrella. Con temperaturas en las capas entre (1 − 1,5)x104K , se presenta la ionizaci´on de Hidr´ogeno neutro (HI → HII) y la

primera ionizaci´on del Helio (HeI → HeII). Esta zona se denomina la zona de ionizaci´on parcial del Hidr´ogeno. La zona de ionizaci´on parcial del Helio, se presenta m´as profunda en la estrella, donde temperaturas alcanzan los 4x104K. Aqu´ı se presenta la segunda ionizaci´on del Helio (HeII → HeIII).

Existe una relaci´on proporcional entre la temperatura de la estrella y la distancia de las zonas de ionizaci´on con respecto al centro. Entre m´as caliente la estrella, las zonas de ionizaci´on se encontraran hacia la superficie de la estrella. Para estrellas calientes (≈ 7500K), las zonas se ubicaran cerca del exterior. En dicho lugar, la densidad en baja, lo que indica que no hay suficiente masa para fomentar las oscilaciones. Estrellas con estas caracter´ısticas hacen parte del borde azul de la franja de inestabi-lidad en el diagrama HR. Para estrellas con T ≈ 6500K, las zonas estar´an m´as hacia el centro. Con mayor densidad, el primer modo fundamental de pulsaci´on se activa. A su vez, para estrellas con T ≈ 5500K, las zonas de ionizaci´on estar´an mucho m´as adentro de la estrella. Este aumento de densidad generar´a el modo fundamental de pulsaci´on. Estrellas m´as fr´ıas no poseen suficiente energ´ıa como para

(20)

superar el aminoramiento en las oscilaciones. Las oscilaciones de estas estrellas van disminuyendo hasta atenuarse. Estas hacen parte del borde rojo de la franja de inestabilidad.

Debido a la temperatura cambiante, la zona de ionizaci´on del Hidr´ogeno se mueve hacia la superficie cuando la estrella se expande, y hacia el centro cuando se contrae. La zona de ionizaci´on del Helio es el primer responsable de fomentar las oscilaciones y de la evoluci´on estelar en la franja de inestabilidad en el diagrama HR.

2.5.

El Proyecto OGLE:

El experimento ´optico de lentes gravitacionales, OGLE, es un intento por descubrir y analizar ma-teria oscura en el universo por medio del efecto de lentes gravitacionales. Dirigido por el Observatorio Astron´omico de la Universidad de Varsovia, uno de sus principales objetivos es centrado en realizar cat´alogos fotom´etricos masivos. Centrado en Las Campanas, Chile, sus blancos de observaci´on son principalmente las Nubes de Magallanes y el centro gal´actico, debido al n´umero de estrellas que pue-den intervenir como microlentes gravitacionales.

De 1992 a 1995, dur´o la primera etapa de este experimento: OGLE I. Con un telescopio Swope de 1m y una c´amara CCD Ford/Loral 2048X2048, fue el proyecto piloto que intentaba buscar lentes gravitacionales en las Nubes de Magallanes. Entre 1997 y 2000, tom´o parte la segunda etapa del proyecto. Para OGLE II, las img´agenes panor´amicas fueron posibles con una c´amara CCD de un chip se pudieron registrar tomas hasta de 2048x8192. Este proyecto logr´o 11 campos de observaci´on en la Nube Menor y 21 en la Mayor con un telescopio propio. Para 2001, OGLE III estaba en marcha con una c´amara mosaico de 8 chips. Su objetivo era observar eventos de microlentes gravitacionales y descubrir los primeros exoplanetas por este medio. En la actualidad, OGLE IV cuenta con un telescopio de 1.3m y una c´amara de 32 chips que, desde el 2010, ha tomado datos enfoc´andose en incrementar la detecci´on de exoplanetas. As´ı pues, OGLE ha generado el cat´alogo de estrellas variables m´as grande del mundo, del cual daremos uso en este trabajo.

(21)

Cap´ıtulo 3

Datos

3.1.

Preparaci´

on de Datos

En este trabajo se planean inspeccionar las curvas de luz de variables cefeidas presentes en la muestra de OGLE. Para esto, se hizo uso del catalogo p´ubico de OGLE II y OGLE IV. Estos cat´alogos poseen una lista de la magnitudes y el tiempo en que se tom´o cada una de ellas, en d´ıas julianos. A su vez, es necesario conocer el per´ıodo de oscilaci´on de la variable. Para esto, se us´o el cat´alogo realizado por Santiago Vargas. Este par´ametro ser´a usado para hallar la fase de oscilaci´on y realizar las curvas de luz.

3.2.

Distribuci´

on de valores Abbe

Se dar´a uso al valor Abbe, introducido por John Von Neumann en 1941, para analizar las ca-racter´ısticas que pueda poseer una curva de luz o una serie de tiempo (Mowlavi, 2014). Este valor estad´ıstico cuantifica la suavidad de estos gr´aficos y brinda una idea de qu´e tan dispersos pueden estar. Tiene un valor cercano a 1 si hay gran dispersi´on. Con valores cercanos a 0, se presentan curvas de luz con baja dispersi´on, con un patr´on suave de variabilidad entre medidas sucesivas. El valor Abbe viene dado por:

A = n 2(n − 1) Pi=N −1 i=1 (yi+1− yi) 2 Pi=N i=1 (yi− ¯y)2 (3.1)

donde yi son medidas de magnitud en una serie de tiempo. Tomaremos dos valores Abbe tales que ¯y

ser´a el promedio y la mediana. Este valor aproxima la suavidad de las gr´aficas comparando la suma de las diferencias cuadradas entre medidas sucesivas con la desviaci´on est´andar. En las siguientes gr´aficas se encuentran distribuciones de valores Abbe para los cat´alogos de OGLE II y OGLE IV.

(22)

Figura 3.1: Distribuciones de Valores Abbe calculadas con promedios y medianas. Panel de la izquierda muestra la distribuci´on para el cat´alogo OGLE II. Panel de la derecha muestra la distribuci´on para el cat´alogo de OGLE IV.

La figura 3.3 muestra dos tipos de distribuciones para los valores Abbe. Para OGLE II se presen-tan dos picos, los cuales se pueden analizar por separado para ver su relaci´on con la dispersi´on de las curvas de luz. Para OGLE IV, s´olo existe un pico. Esto hace ineficiente el an´alisis propuesto por Mowlavi (Mowlavi, 2014) para observar ruido o suavidad en curvas de luz y series de tiempo. Esto sucede debido a que la muestra de OGLE IV tiene cerca de 10000 datos de estrellas cefeidas en las Nubes de Magallanes lo que hace perder la bimodalidad. OGLE II posee 764 datos de variables que s´ı poseen una clara biomodalidad, ideal para analizar valores de Abbe cercanos y lejanos a 1.

Para seguir con el an´alisis, se hizo uso de la mediana. Este valor estad´ıstico no se ve afectado en gran cantidad por datos pocos exactos y fuera de lo normal de la muestra, y da una mejor aproximaci´on a lo que ser´ıa el valor t´ıpico del par´ametro que analizar.

Figura 3.2: Gr´afica usando la mediana para analizar el valor Abbe. Se estudiar´an las dos distribuciones observadas aqu´ı.

Se dividi´o la gr´afica 3.2 en dos distribuciones diferentes para obtener valores Abbe grandes (cercanos a 1) y peque˜nos (alej´andose de 1), recordando lo propuesto por Mowlavi. Se realiz´o un an´alisis de la mediana y desviaci´on est´andar para cada distribuci´on. Esto, con el fin de obtener un mejor ajuste para valores Abbe grandes y cortos.

(23)

3.3. FASE DE OSCILACI ´ON 23

Figura 3.3: Distribuciones de Valores Abbe calculadas para cada pico con sus respectivas medias y desviaciones est´andares.

Con el fin de hallar las gr´aficas con m´as dispersi´on, se han analizado las variables cefeidas que tengan valores Abbe ”grande” entre los n´umeros arrojados por la media y la desviaci´on. El valor es de 1,1026 ± 0,0771. Este procedimiento ha reducido la muestra de 764 variables cefeidas, a s´olo 301 estrellas con valores Abbe entre los rangos mencionados anteriormente, de las cuales se analizaran sus per´ıodos y magnitudes m´as adelante.

3.3.

Fase de Oscilaci´

on

Es necesario obtener la fase de oscilaci´on de las pulsaciones para obtener curvas de luz, ya que estan relacionan graficamente la magnitud con la fase. La fase para una serie de tiempo viene dada por: φ = ti− to P − ti− to P (3.2) con ti un elemento de la serie de tiempo en d´ıas julianos y to el d´ıa juliano de m´ınima magnitud.

La funci´on que esta substrayendo es la funci´on Piso, definida como la parte entera del n´umero en su interior.

(24)
(25)

Cap´ıtulo 4

An´

alisis de Datos

4.1.

Cambios en Amplitud

Como se ha mencionado anteriormente, el valor Abbe fue calculado para reducir la muestra y hacer m´as efectiva la b´usqueda de variables con ampliudes cambiantes. Se hizo uso de valores Abbe entre el rango (1,0255; 1,1797). Utilizamos datos de variables cefeidas dentro de este rango para realizar las curvas de luz de las 301 posibles candidatas. La figura 4.1 muestra tres curvas de luz de diferentes cefeidas con el valor Abbe anteriormente mensionado.

Figura 4.1: Curvas de Luz de diferentes cefeidas. Curva de luz de la izquierda presenta una linea bien definida y una curvatura suave. La curva del centro y la de la derecha presentan una dispersi´on grande, lo que suguiere cambios de amplitud y per´ıodo.

Como se observa en la anterior figura, inclusive con el estad´ıstico Abbe, algunas curvas de luz presentan poca desviaci´on. As´ı que se ha procedido a analizar los diferentes gr´aficos de series de tiempo y observar si se presentan cambios de magnitud. Las series de tiempo de las mismas cefeidas se presentan a continuaci´on:

(26)

Figura 4.2: Series de Tiempo para variables cefeidas.

Se procedio a realizar un an´alisis a las series de tiempo y encontrar posibles cambios de magnitud. Visualmente, se compararon los m´aximos y m´ınimos de una serie de tiempo, y como estos cambian a medida que avanzan los d´ıas julianos. Se encontraron tres cefeidas con cambios visibles de magnitud en series de tiempo:

Cefeida 295713 Cefeida 169975 Cefeida 50506

Las curvas de luz y series de timepo de estras estrellas se pueden encontrar en el ap´endice. Estas series de tiempo fueron analizadas miticulosamente y se encotraron algunos cambios de magnitud. Para esto se dividio en grupos las series de tiempo y se estudio cada uno en particular. En cada grupo se buscaron los m´aximos y m´ınimos representativos y se observ´o su evoluci´on a medida que avanzaban los d´ıas julianos. Para el tiempo de cada grupo, se utiliz´o la mediana como muestra caracter´ıstica. La tabla a continuaci´on hace un resumen de los cambios de magnitud totales y tiempo en que sucedieron, donde mT es el cambio de magnitud total presente en la estrella y ∆t el tiempo en

que transcurri´o dicho cambio.

ID Cefeida ∆mT ∆t

mag. D´ıas 295713 0.1321 1337.331 169975 0.09 1334.704 50506 0.118 1016.075

Vale recordar que estas variables son del cat´alogo de OGLE II. Tablas m´as robustas de cada cambio de magnitud y per´ıodo por grupos en las series de tiempo son encontradas en el ap´endice.

4.2.

Evoluci´

on Estelar para variables cefeidas

Las variables cefeidas presentan una peculiar evoluci´on dentro de la franja de inestabilidad. Em-piezan su trayecto hacia esta franja cuando salen de la secuencia pricipal. A este momento, la estrella ha perido todo el hidr´ogeno y empiza a fusionar helio en su interior. Conforme siguen evolucionando por esta rama, dependiendo de sus masas, las variables poseer´ıan diferentes posiciones en el diagra HR. Estrellas con menor tama˜no, las cuales poseen menos gas, son acotadas en la parte derecha de la figura 2.3. Variables en esta zona, tendran tipo espectral F-G y temperaturas efectivas de alrededor

(27)

4.3. BUSQUEDA DE CAMBIOS EN PER´IODO 27 de los 7000K. Su evoluci´on hacia el azul es m´as lenta que sus compa˜neras gigantes y supergigantes pero es observable un aumento de temperatura efectiva signifivante. Estas estrellas, debido a su masa, presentan el modo fundamental de oscilaci´on. No exsite espacio suficiente en la estrella para que se presenten nodos de pulsaci´on.

Para gigantes y supergigantes, pulsaci´ones en primer y segundo arm´onico estan presentes. Debido a su gran radio, sobreposici´on de ondas de gas viajando dentro de la estrella es posible, generando as´ı uno o dos nodos de pulsaci´on. Estas varibles empiezan su recorrido en la franja de inestabilidad un poco m´as en el rojo que sus compa˜neras m´as peque˜nas debido a su baja temperatura efectiva. A medida que van evolucionando por la franja, sus per´ıodos de pulsaci´on deben aumentar ya que su interior est´a m´as actuvo e inestable, y su temperatura aumentr´a acercadola m´as hacia la franja azul. Esto genera una evoluci´on en la rama Horizontal hacia temperaturas efectivas mayores.

Se observ´o que las variables encontradas con cambios de amplitud de pulsaci´on presentan per´ıodos grandes (300 d´ıas), para variables cefeidas cl´asicas. Sus pulsaciones disminuyen puesto que ha con-sumido gran parte de su masa y posee material para realizar los destellos de helio, mencionados anteriormente. Esto suguiere que dichas variables estan prontas de salir de la franja de inestabilidad y cesar sus oscilaciones. As´ı pues, par´amentros como la temperatura efectiva, la masa de la variable y su per´ıodo de pulsaci´on, entre otros, pueden dar indicio de su posici´on en el diagrama HR y como se ver´a la evoluci´on de la estrella.

4.3.

Busqueda de Cambios en per´ıodo

Para buscar variables cefeidas con per´ıodos cambiantes, se enfocar´a la b´usqueda a curvas de luz con gran dispersi´on o ruido. Esto es indicio de posibles cambios en el per´ıodo de oscilaci´on. Analizando una a una las 301 curvas de luz de cefeidas con valores Abbe altos, se dispuso a tener una muestra de posibles varibales que cambien su per´ıodo de oscilaci´on a medida que evolucionan en la franja de inestabilidad. ID ID ID ID ID 172383 172438 177781 187849 187853 189342 195516 118587 11980 124519 130248 134749 136142 137424 295713 146720 145136 156720 156632 157914 169753 169975 337546 50506 52641 59772 64734 94148 99255 177773

La tabla anterior muestra el ID de 30 variables cefeidas de modo fundamental, pertenecientes al cat´alogo OGLE II. Estas estrellas son candidatas a poseer cambios de per´ıodo de pulsaci´on a medida que avanza su evoluci´on por la franja de inestabilidad. Era objetivo de este trabajo analizar cada grupo de una serie de tiempo y ubicar sus respectivos per´ıodos, para compararlos y observar si se presentan cambios o no. Se utilizar´ıa el programa PERANSO para analizar las series de tiempo y obtener los per´ıodos en ellas. Este trabajo es necesario hacerlo en un futuro.

(28)
(29)

Cap´ıtulo 5

Discusi´

on y Conclusiones

En este trabajo se ha realizado un estudio exhaustivo de curvas de luz y series de tiempo. Por medio del valor Abbe, propuesto por Mowlavi (Mowlavi, 2014), se han analizado m´as de 700 ser´ıes de tiempo para hallar curvas de luz con gran disperis´on. La muestra se redujo considerablemente, cerca de la mitad, facilitando as´ı la busqueda de variables pulsantes con cambios de magnitud. Se observ´o que, aunque el valor Abbe grande suger´ıa alta dispersi´on, hab´ıan curvas de luz muy suaves y con poco ruido.

Debido a esta ambiguedad del estad´ıstico usado, fue necesario analizar una por una las series de tiempo y observar si se presentaba algun cambio significativo en magnitud. Se estudiaron series de tiempo que tuvieran un notable cambio en los m´aximos y m´ınimos, y que posean m´as de 20 datos en el ´ultimo grupo. Esto ´ultimo paso, para evitar realizar estudios con pocos datos. De esta manera, se hallaron tres series de tiempo propias de variables que cambien de per´ıodo. Realizando el promedio de los cambios de magnitud totales, se observa que ∆m ≈ 0,1 unidades de magnitud. A su vez, el tiempo que le toma a la variable en disminuir cerca de aproximadamente ≈ 0,1m, esta en el rango de los 1000 d´ıas julianos. Contradictoriamente con lo sugerido en la literatura acerca de per´ıodos de variables cefeidas, las cefeidas estudiadas llegan de pico a pico en aproximadamente ≈ 350J D. per´ıodos mayores a los de una cefeida cl´asica pero nos suguiere una evoluci´on avanzada en la franja de inestabilidad.

De esta fomra, es preciso mencionar las relaciones entre cambios de amplitud, diferentes per´ıodos y la evoluci´on de la estrella en el diagrama HR. Se encontr´o que variables oscilando en modo fun-damental son estrellas de menor tama˜no, (1 − 3)M , y variables en primer y segundo arm´onico son gigantes y supergigantes. Es posible dar un aproximado a las temperaturas effectivas de las estrellas conforme al modo de oscilaci´on. Variables en primer y segundo arm´onico peresentan temperaturas efectivas mayores, del orden de 1000 K, que sus compa˜neras pulsando en modo fundamental. Como se mecion´o anteriormente, estrellas con poca masa poseer´an temperaturas efectivas m´as altas ya que se presentan procesos nucleares y destellos con m´as frecuencia. Las pulsaciones y temperatura de varia-bles grandes disminuyen porque han quemado m´as r´apido su combustible. Las variables encontradas en ente trabajo, y su an´alisis de cambios de magnitud en el tiempo a medida que pulsa tambien dan buenos indicios de la evoluci´on estelar. Las tres cefeidas cl´asicas presentan per´ıodos alrededor de los 300 d´ıas, mayores a los esperados para este tipo de variables. A medida que aumenta el per´ıodo, o la estrella recobra su equilibrio qu´ımico interior y sale de la franja de inestabilidad, o procede a escalar la franja hacia las gigantes rojas. Esto aumenta los per´ıodos de pulsaci´on debido a poco material en una estrella m´as grande, y a su vez empieza a pulsar en los primeros arm´onicos.

(30)

Trabajo a Futuro

Es importante mencionar los resultados arrojados por el valor Abbe. Seg´un Mowlavi (2014), Abbe es un buen estad´ıstico para medir la dispersi´on y ruido de una curva de luz. Como ya se vi´o en este trabajo, no hay mucha precisi´on en este valor. Algunas curvas de luz presentaban mucha dispersi´on, mientras que otras eran suaves y sin ruido. Segun esta experiencia investigativa, se percat´o de la ne-cesidad de un algoritmo o modelo estad´ıstico con mejor exactitud para calcular dichas desviaciones de gran tama˜no. Esto facilitar´ıa y evitar´ıa errores humanos en el futuro al moento de seleccionar curvas de luz para cambios de per´ıodo o de amplitud en una oscilaci´on.

Finalmente, es mandatorio realizar el an´alisis para los cambios de per´ıodo con el programa PER-NASO. En este trabajo se realizo la separaci´on por grupos de una serie de tiempo, lo cual facilitar´ıa el proceso de buscar cambios de per´ıodo. Esta nueva tarea brindar´ıa informaci´on extra de cambios f´ısicos y qu´ımicos dentro de la estrella, como su relaci´on con otros par´ametros de la variable como temperatura efectiva, radio o masa de la misma.

(31)

Bibliograf´ıa

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Udalski, A., Wyrzykowski, L., Pietrzy´nski,, G. et al. 2001. AcA . 15, 221

(32)

APENDICE

Figura 5.1: Curvas de Luz y Series de Tiempo para posibles candidatos a cefeidas con cambios de magnitud. Las rectas fueron trazadas con los puntos de mayor y menor magnitud del primer grupo y fueron relacionadas con los puntos reciprocos en el ´ultimo grupo.

(33)

BIBLIOGRAF´IA 33 Tabla de cambios por grupos de de series de tiempo para la cefeida 50506.

G2-G1 G3-G2 G4-G3 ∆mmax [mag] 0.042 -0.041 0.092

∆mmin [mag] -0.012 0.024 -0.037

∆jd [JD] 372.5 358.9 284.7

Tabla de cambios por grupos de de series de tiempo para la cefeida 169975. G2-G1 G3-G2 G4-G3 G5-G4 ∆mmax[mag] -0.016 -0.009 0.001 0.034

∆mmin [mag] -0.002 0.024 -0.033 -0.037

∆jd [JD] 323.2 395.4 340.6 275.6 Tabla de cambios por grupos de de series de tiempo para la cefeida 295713.

G2-G1 G3-G2 G4-G3 G5-G4 ∆mmax[mag] 0.011 0.058 0.004 0.0201

∆mmin [mag] -0.015 0.004 0.001 -0.029

∆jd [d´ıas] 326.3 398.3 336.5 276.1

Los columnas de las tablas representan la diferentecia entre magnitudes m´aximas,∆mmax, y

m´ıni-mas, ∆mmin, de los diferentes grupos en los que se dividi´o la curva de luz de una estrella. ∆jd

Referencias

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