Distâncias de Estrelas Jovens: como medir e onde aplicar Phillip Galli (IAG/USP) Astronomia ao Meio-Dia 09 de Agosto 2012
Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir.
Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal)
Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal)
Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal)
Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal) ruim para determinação de parâmetros individuais
Paralaxe Trigonométrica
Paralaxe Trigonométrica Distância: d [pc] = 1 [ ]
Paralaxe Trigonométrica Paralaxe trigonométrica de SSSPMJ1102-3431 (Teixeira et al., 2008)
Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.
Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.
Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.
Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.
Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018. E as estrelas fracas (V>12 mag), além de 100 pc?
Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018. E as estrelas fracas (V>12 mag), além de 100 pc? Estratégia de Ponto de Convergência!
Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Moving group Direção do Ponto de Convergência
Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Velocidade Tangencial: Moving group V t = 4.74 µ Direção do Ponto de Convergência
Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Velocidade Tangencial: Moving group V t = 4.74 µ Direção do Ponto de Convergência Movimentos Paralelos: V r = V cos V t = V sin
Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Velocidade Tangencial: Moving group V t = 4.74 µ Direção do Ponto de Convergência Paralaxe Cinemática Movimentos Paralelos: V r = V cos V t = V sin velocidade radial = 4.74 µ V r tan movimento próprio ponto de convergência
Movimento Próprio Movimento Proprio Próprio em Ascensao Ascensão Reta Reta: Movimento Proprio Próprio em Declinacao Declinação: Ascensao Reta (deg) 256.9120 256.9130 256.9140 256.9150 Declinacao (deg) 29.7005 29.7000 29.6995 29.6990 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Epoca (anos) Epoca (anos) Movimento Próprio Total: µ = q (µ cos ) 2 + µ 2
Velocidade Radial Em repouso: Fluxo (normalizado) 0.3 0.5 0.7 0.9 6530 6540 6550 6560 6570 6580 λ (A) Observado: Velocidade Radial: V r c = Fluxo (normalizado) 0.3 0.5 0.7 0.9 6530 6540 6550 6560 6570 6580 λ (A)
Velocidade Radial Em repouso: Fluxo (normalizado) 0.3 0.5 0.7 0.9 6530 6540 6550 6560 6570 6580 λ (A) Observado: Velocidade Radial: V r c = Fluxo (normalizado) 0.3 0.5 0.7 0.9 6530 6540 6550 6560 6570 6580 λ (A) Δλ
Ponto de Convergência
Como calcular o ponto de convergência? Nossa estratégia:
Como calcular o ponto de convergência? Nossa estratégia: cálculo do ponto de convergência seleção de membros do moving group.
Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio
Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste
Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste ➌ avaliar cada ponto da grade X 2 = NX j=1 t 2? j, onde t? = µ? /?
Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste ➌ avaliar cada ponto da grade X 2 = NX j=1 t 2? j, onde t? = µ? /? ➍ escolher o ponto de mínimo
Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste ➌ avaliar cada ponto da grade X 2 = NX j=1 t 2? j, onde t? = µ? /? ➍ escolher o ponto de mínimo ➎ processo iterativo: eliminação de estrelas não-membro (μ é grande).
Estou ansioso para ver essas distâncias... Que tal começar logo com isso?
O caso em estudo: Lupus O que é? região de formação estelar próxima com uma rica associação de estrelas jovens (~300 estrelas). Qual é o interesse? a distância não é conhecida para a maior parte das estrelas. caracterização física das estrelas (processo de formação estelar). Metodologia: movimento próprio (catálogo) + velocidade radial (calculada e da literatura) + ponto de convergência (calculado) distância
Posição das Estrelas de Lupus Galactic Latitude (deg) 0 5 10 15 20 25 LUP UCL LUP/UCL Lup I Lup II Lup III Lup IV Alguns Cuidados: on-cloud X off-cloud ( ponto de convergência? ) proximidade com UCL ( off-cloud = Lupus + UCL ) 320 325 330 335 340 345 350 Galactic Longitude (deg)
Ponto de Convergência de Lupus δ (deg) 50 45 40 35 30 25 50 mas/yr Lupus (antes): (αcp,δcp) = (92.8,-24.6 ) ± (2.3,3.5 ) 153 estrelas membro UCL: (αcp,δcp) = (105.0,-38.3 ) ± (2.8,2.7 ) 55 estrelas membro Lupus (depois): (αcp,δcp) = (110.6,-47.7 ) ± (5.3,4.2 ) 113 estrelas membro 220 225 230 235 240 245 250 α (deg)
Paralaxe Cinemática das Estrelas em Lupus Frequency 0 10 20 30 40 50 <π> = 6.08 mas Frequency 0 10 20 30 40 50 60 70 <σπ> = 1.14 mas 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 π (mas) σ π (mas)
Ótimo! Calculamos uma quantidade enorme de distâncias, o que fazemos agora?
Distribuição espacial (3D) 100 80 60 Z (pc) 40 20 filamento? 0 100 150 200 X (pc) 250 300-120 -100-80 -60-40 Y (pc) -20
Uma explicação possível... π (mas) Frequency 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 30 25 20 15 10 5 0 40 35 30 25 20 15 10 µ α cosδ [mas/yr] µ δ [mas/yr] Paralaxe Movimento Próprio
Diagrama-HR de Lupus T eff (K) L star / L sun ZAMS 16500 15000 13500 12000 10500 9000 7500 6000 4500 3000 0.1 1 10 100 1000 10000 0.3M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS HAeBe YSOc
Diagrama-HR de Lupus T eff (K) L star / L sun ZAMS 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 0.1 1 10 0.3M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS YSOc
Diagrama-HR de Lupus (comparação) T eff (K) L star / L sun ZAMS 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 0.1 1 10 0.3M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS YSOc T eff (K) L star / L sun ZAMS early MS 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 1 0.1 1 10 0.3M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS YSOc Distância Individual Distância Média
Distribuição de massas Frequency 0 5 10 15 20 25 30 T Tauri HAeBe 0 1 2 3 4 5 6 7 Mass (M sun )
Distribuição de idades Frequency 0 5 10 15 20 25 30 on-cloud off-cloud 4 5 6 7 8 9 10 log t
Lembre-se... Existe uma estratégia alternativa que nos permite calcular a distância de uma estrela (estratégia de ponto de convergência) e atingir limites superiores ao da paralaxe trigonométrica. A distância é importante para a determinação dos parâmetros físicos de uma estrela e a identificação de estruturas na Galáxia. Fim!