O comportamento da velocidade de rotação v sen i para estrelas gigantes é bem estabele- cido de acordo comGray(1989),De Medeiros & Mayor(1990,1991). A distribuição da rotação em função do índice de cor B − V , apresenta uma descontinuidade em torno do tipo espectral G0III, correspondendo a B − V = 0, 7. Tal descontinuidade está associada a evolução das estrelas na região do gap de Hertzsprung. As estrelas desenvolvem um envelope convectivo e apresentam fortes ventos estelares durante sua rápida evolução no gap de Hertzsprung (Strassmeier et al. 1998). Elas perdem a maior parte de sua rotação abruptamente por ventos estelares quando atingem o tipo espectral G0III, imediatamente antes de deixarem o gap e evoluírem para o ramo das gigantes, criando a descontinuidade rotacional. Para sistemas binários com componentes evoluídas, especifi- camente, o comportamento da rotação foi analisado porDe Medeiros et al.(2002) com base numa amostra de 134 sistemas binários espectroscópicos com no mínimo uma componente evoluída de tipo espectral F5III-K5III.
A análise mostrou que a rotação de estrelas binárias gigantes tende a apresentar o mesmo comportamento de estrelas individuais para o mesmo intervalo espectral. No intervalo espetral G-K, as velocidades de rotação são essencialmente baixas, menores que 10 km s−1. Entretanto, fo- ram observadas muitas componentes G ou K exibindo rotação alta ou moderadamente alta (v sen i > 10 km s−1). Segundo os autores, esse comportamento rotacional tem haver com os proces- sos de sincronização e circularização das órbitas, onde os sistemas apresentam período orbital em torno do cut-off necessário para a sincronização e uma órbita circular ou aproximadamente cir- cular. Sabendo que tais processos estão ligados diretamente à interações gravitacionais de maré,
Zahn (1977), e que um disco de poeira circunstelar está ligado também gravitacionalmente a sua estrela, existirá algum tipo de relação entre excesso de infravermelho e as velocidades altas e mo- deradamente altas detectadas em sistemas binários? A presença de um disco circunstelar pode ter influência significativa a ponto de retardar o processo de sincronização em tais sistemas?
É sabido que ventos estelares podem ser responsáveis por uma queda na velocidade de rotação v sen i, e que esses ventos também podem remover suficientemente a poeira em torno de
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uma estrela (Chen et al. 2005ePlavchan et al. 2005,2009). Nesse sentido, será possível algum tipo de correlação ou anti-correlação entre a rotação da estrela e um possível excesso de infravermelho proveniente da radiação emitida por um disco circunstelar?
Figura 1.4: Esta Figura foi traduzida do artigo Mizusawa et al. (2012). Os autores mostram o comportamento do índice de cor Ks − [24] em função da velocidade de rotação projetada v sen i para um grupo de 263 estrelas de tipo espectral F. Os círculos abertos ilustram as estrelas sem excesso e os fechados as estrelas com excesso detectado. O grupo de estrelas com tipo espectral anterior a F são representados por círculos verdes (baixa rotação) e círculos azuis (alta rotação). Círculos magenta (baixa rotação) e círculos vermelhos (alta rotação) simbolizam as estrelas com tipo espectral posterior a F.
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Em nosso trabalho de Doutorado, buscamos por respostas a essas questões, visto que são poucos os trabalhos realizados nesse sentido, o que torna tal cenário ainda incerto. Relatamos abaixo, alguns trabalhos desenvolvidos na busca por relações entre rotação e excesso de infraver- melho.
Mizusawa et al.(2012), usando uma amostra de 263 estrelas observadas pelos telescópios Spitzere WISE realizaram um estudo de discos de detritos em torno de estrelas F a fim de explorar correlações entre rotação, vento estelar e disco circunstelar. Estes autores identificaram 22 estrelas com excesso de infravermelho em 22 e/ou 24 µm, correspondente a uma taxa de detecção de discos de detritos de 8%, consistente com determinações anteriores de taxa de discos em torno de estrelas do tipo solar. Embora seja esperado que estrelas com alta rotação tenham fortes ventos capazes de remover suficientemente a poeira, em tal estudo não foi encontrado correlação clara entre a velocidade de rotação e o excesso na emissão infravermelha, como é mostrado na Figura (1.4).
A partir de observações com a câmera MIPS, do telescópio espacial Spitzer em uma amos- tra de 71 estrelas do tipo solar no aglomerado das Plêiades, Sierchio et al. (2010), relataram que 23 estrelas, ou 32% ± 6,8%, têm excesso em 24 µm, pelo menos, em 10% acima de sua emis- são normal. Como é possível visualizar na Figura (1.5), os autores encontraram uma aparente anti-correlação entre a incidência de excesso e a taxa de rotação. Porém, testes estatísticos mos- tram que, devido ao número limitado de estrelas da amostra, essa aparente anti-correlação não é estatisticamente significativa.
Com base em observações feitas com o satélite IRAS de estrelas anãs tipo Be de classes de luminosidade IV e V,Waters(1986) examinou a relação entre rotação e excesso de cor em 12 µm. Para estrelas com tipo espectral de B0 até B4, estes autores encontraram uma clara tendência para estrelas com baixa rotação não exibir excesso, enquanto que para altos valores de v sen i, a fração de estrelas com considerável excesso de IR aumenta. Para o intervalo espectral B5-B9.5, os dados mostram que o excesso de IR é menor para v sen i < 200 km s−1, e bastante disperso para v sen i > 200 km s−1. Isto sugere que a rotação facilita a presença de um disco circunstelar, porém existem outros mecanismos que determinam se uma estrela é ou não uma estrela Be. Assim, a existência de um disco não confirma uma correlação entre excesso de IR e velocidade de rotação.
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Figura 1.5: Esta Figura foi traduzida do artigoSierchio et al.(2010). Os autores mostram o compor- tamento do excesso relativo em função da velocidade de rotação projetada v sen i para 71 estrelas dos aglomerados das Plêiades e Blanco 1. Os símbolos fechados ilustram as estrelas com signifi- cativo excesso de IR e os abertos representam aquelas com emissão de IR considerada normal. As Plêiades são representadas por círculos e as estrelas do aglomerado aberto Blanco 1 por círculos azuis. Os triângulos representam as estrelas (HII 1139, Pels 128, e Pels 173) removidas da amostra das Plêiades.
Recentemente, Rodrigues da Silva et al. (2015) usando dados do IRAS procuraram por algum tipo de relação entre estrelas evoluídas com alta rotação e excesso de emissão infravermelha. Neste trabalho, os autores detectaram excesso de infravermelho nas bandas 12 e 25 µm em 20 estrelas de classes de luminosidades IV, III, II e Ib de tipo espectral G e K, todas apresentando rotação anômala, ou seja, v sen i > 10 km s−1. Tal resultado sugere a presença de uma possível correlação entre a poeira em torno dessas estrelas e a anomalia rotacional. Os autores acreditam que a rotação anômala esteja associada à processos de coalescência entre sistemas binários ou processos de acreção de planetas.
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Em nosso trabalho,Costa et al.(2015), anexado no Apêndice (C) desta Tese, analisamos uma amostra de 23 estrelas gigantes observadas pelo satélite espacial Kepler, consideradas como estrelas de alta rotação (Pinsonneault et al. 2014,Tayar et al. 2015) com períodos de rotação vari- ando de 13 até 55 dias. A partir da combinação de dados fotométricos do WISE e 2MASS (Two Micron All Sky Survey), encontramos que cerca de metade das estrelas apresentam uma tendência a exibir excesso na emissão de infravermelho em 22 µm, sugerindo também a presença de uma possível poeira em torno dessas estrelas. No entanto, a falta de excesso não reflete necessariamente a ausência de material circunstelar, uma vez que discos frios são detectáveis apenas em compri- mentos de onda mais longos, com ou sem excesso de IR-médio, afirmam os autores.