Asterosismologia 4 Stelle e pulsazioni Stelle di tipo

Asterosismologia 4. Stelle e pulsazioni: Stelle di tipo solare Riccardo U. Claudi INAF Astronomical Observatory of Padova Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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: l 3 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 Sole Stelle di tipo solare 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 Sole Stelle di tipo solare 0=134. 9 Hz max=3. 05 m. Hz nmax~21 Kjeldsen & Bedding, 1995 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Kjeldsen & Bedding, 1995 Dal Sole alle stelle di tipo solare. IV Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Bedding & Kjeldsen, 2003, PASA, 203 Frequenza MAX e parametri fondamentali 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 (G 2 V) – continuous Cen A (G 2 V) – dual-site Cen B (K 1 V) – dual-site Hyi (G 2 IV) – dual-site Boo (G 0 IV) – several single-site Ara (G 3 V) – single-site (HARPS) Vir (F 9 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; Ap. J 600, L 75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

α Centauri A (Butler et al, 2004; Ap. J 600, L 75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

α Centauri A VLT(UVES) and AAT(UCLES) optimally combined Bedding et al. , Ap. J, in press (astro-ph/0406471 ) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

α Centauri A Observed echelle diagram Bedding et al. , Ap. J, 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, L 23) 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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Stelle con molte frequenze individuate: • • Il Sole (G 2 V) – continuous Cen A (G 2 V) – dual-site Cen B (K 1 V) – dual-site Hyi (G 2 IV) – dual-site Boo (G 0 IV) – several single-site Ara (G 3 V) – single-site (HARPS) Vir (F 9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Hyi: G 2 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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Stelle con molte frequenze individuate: • • Il Sole (G 2 V) – continuous Cen A (G 2 V) – dual-site Cen B (K 1 V) – dual-site Hyi (G 2 IV) – dual-site Boo (G 0 IV) – several single-site Ara (G 3 V) – single-site (HARPS) Vir (F 9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

η Bootis Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Evolutionary state Pre-Hipparcos Post. Hipparcos 1. 66 M¯ 1. 6 M¯ 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 Kjeldsen et al. 2003 (4 set di dati) solid symbols: Carrier et al. (2005) open symbols: Kjeldsen et al. (2003) 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 (G 2 V) – continuous Cen A (G 2 V) – dual-site Cen B (K 1 V) – dual-site Hyi (G 2 IV) – dual-site Boo (G 0 IV) – several single-site Ara (G 3 V) – single-site (HARPS) Vir (F 9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Ara: G 3 V planet-hosting star Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Ara (Bouchy et al. 2005) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Solo la grande separazione: • Ind (G 0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) • Procyon (F 5 IV) – many, mostly single-site • HD 49933 (F 5 V, COROT target) – single-site (HARPS) • Hya (G giant) – single-site (CORALIE) • Her (G 2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: • 70 Oph A (K 0 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; HD 61421 F 5 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 m. Hz Δ =54 Hz Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Velocità Radiali Brown et al. (1991; Ap. J 368, 599) Martić et al. (2004; A&A 418, 295) 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

• PS high-filtered • ri : residual velocities Log N (>r/ ) RV Time Series Analysis wi=1/(fσi 2) f (> r/ ) • Weight definition: 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 Asterosismologia: ± 1 Hz 4. Stelle e pulsazioni: < >= 55. 7 ± 1. 4 Hz stelle di tipo solare

Frequenze Identificate Leccia et al. , 2007 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

The MOST “Affair” Walker etal. 2003 Matthews et al. (2004; Nature 430, 51 – July 1) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

An interpretation of the MOST results Kjeldsen simulations: MOST signal level • 1. 5 times solar granulation • Stochastic excitation • 1. 9 days lifetime of modes • Amplitude scaled from velocity observations Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare No noise

Results 0 ( Hz) 02 ( Hz) Martic et al. 2004 53. 6 0. 5 5. 1 Eggenberger et al. 2004 55. 5 --- Claudi et al. 2005 56 2 Leccia et al. 2007 55. 69 0. 14 --5. 43 0. 5 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) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare Claudi et al. (2005)

Cosa possiamo dire su Procyon? • L’eccesso di potenza è reale con un doppio hump • È in accordo con n = 55 m. Hz. • 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

Procyon campaign Feb 2007 • HARPS or UVES + UCLES+ SARG+… Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Procyon campaign Feb 2007: Time series Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Solo la grande separazione: • Ind (G 0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) • Procyon (F 5 IV) – many, mostly single-site • HD 49933 (F 5 V, COROT target) – single-site (HARPS) • Hya (G giant) – single-site (CORALIE) • Her (G 2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: • 70 Oph A (K 0 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

ξ Hydrae Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

ξ Hydrae Stello et al. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Evolutionary state Ticks for every 5 Myr Core He burning Teixeira et al. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Solo la grande separazione: • Ind (G 0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) • Procyon (F 5 IV) – many, mostly single-site • HD 49933 (F 5 V, COROT target) – single-site (HARPS) • Hya (G giant) – single-site (CORALIE) • Her (G 2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: • 70 Oph A (K 0 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

Herculis Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Herculis =56. 6 0. 09 Hz Bonanno et al. , 2007, Ap. J in pub. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare