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

Presenti anche in stelle non 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

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

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

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 mHz nmax~21 Kjeldsen & Bedding, 1995 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare Frequenza MAX e parametri fondamentali Bedding & Kjeldsen, 2003, PASA, 20, 203 Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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 (G2 V) – continuous  Cen A (G2 V) – dual-site  Cen B (K1 V) – dual-site  Hyi (G2 IV) – dual-site  Boo (G0 IV) – several single-site  Ara (G3 V) – single-site (HARPS)  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare α Centauri A Observations with UVES on VLT (Butler et al, 2004; ApJ 600, L75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare α Centauri A (Butler et al, 2004; ApJ 600, L75) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare α Centauri A Observed echelle diagram Bedding et al., ApJ, in press (astro-ph/0406471 ) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare α Centauri A Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare α Centauri B CORALIE, La Silla (Carrier & Bourban 2003; A&A 406, L23) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

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Stelle con molte frequenze individuate: Il Sole (G2 V) – continuous  Cen A (G2 V) – dual-site  Cen B (K1 V) – dual-site  Hyi (G2 IV) – dual-site  Boo (G0 IV) – several single-site  Ara (G3 V) – single-site (HARPS)  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare  Hyi: G2 subgiant Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

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Stelle con molte frequenze individuate: Il Sole (G2 V) – continuous  Cen A (G2 V) – dual-site  Cen B (K1 V) – dual-site  Hyi (G2 IV) – dual-site  Boo (G0 IV) – several single-site  Ara (G3 V) – single-site (HARPS)  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare Evolutionary state 1.66 M¯ 1.6 M¯ Pre-Hipparcos Post-Hipparcos Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

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 agree solid symbols: Carrier et al. (2005) open symbols: Kjeldsen et al. (2003) Kjeldsen et al. 2003 (4 set di dati) 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 (G2 V) – continuous  Cen A (G2 V) – dual-site  Cen B (K1 V) – dual-site  Hyi (G2 IV) – dual-site  Boo (G0 IV) – several single-site  Ara (G3 V) – single-site (HARPS)  Vir (F9 V) – single-site (CORALIE) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

 Ara: G3V planet-hosting star Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

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Solo la grande separazione:  Ind (G0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) Procyon (F5 IV) – many, mostly single-site HD 49933 (F5 V, COROT target) – single-site (HARPS)  Hya (G giant) – single-site (CORALIE)  Her (G2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: 70 Oph A (K0 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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare Procyon A α CMi; HR 2943; HD61421 F5 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 mHz Δ=54 Hz Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare Velocità Radiali Martić et al. (2004; A&A 418, 295) Brown et al. (1991; ApJ 368, 599) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare RV Time Series Analysis PS high-filtered ri : residual velocities Weight definition: wi=1/(fσi2) Log N (>r/) f (> r/) Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Grande Separazione = 56 ± 1 Hz <>= 55.7 ± 1.4 Hz 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 ± 1 Hz <>= 55.7 ± 1.4 Hz Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare An interpretation of the MOST results Kjeldsen simulations: 1.5 times solar granulation Stochastic excitation 1.9 days lifetime of modes Amplitude scaled from velocity observations No noise MOST signal level Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare Cosa possiamo dire su Procyon? L’eccesso di potenza è reale con un doppio hump È in accordo con n = 55mHz. 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

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 (G0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) Procyon (F5 IV) – many, mostly single-site HD 49933 (F5 V, COROT target) – single-site (HARPS)  Hya (G giant) – single-site (CORALIE)  Her (G2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: 70 Oph A (K0 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

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

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

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 (G0 IV, metal-poor) – dual-site (UCLES & CORALIE) Procyon (F5 IV) – many, mostly single-site HD 49933 (F5 V, COROT target) – single-site (HARPS)  Hya (G giant) – single-site (CORALIE)  Her (G2 IV) (SARG) Solo eccesso di potenza: 70 Oph A (K0 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

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

Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare  Herculis =56.60.09 Hz Bonanno et al., 2007, ApJ in pub. Asterosismologia: 4. Stelle e pulsazioni: stelle di tipo solare