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4 results on '"stars : oscillations"'

1. Study of the convection-pulsation coupling and application to Cepheid variable stars

Author

Gastine, Thomas, Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Paul Sabatier - Toulouse III, Boris Dintrans, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
instabilités, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], instabilities, hydrodynamics, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, methods : numerical, hydrodynamique, oscillations stellaires, stars : oscillations, convection, méthodes numériques
Abstract

Cepheid variables are pulsating giant stars that oscillate on radial acoustic modes. Their oscillations are sustained by a mechanism linked to the opacity in ionisation regions, the kappa-mechanism. This instability leads to the so-called 'Classical Instability Strip' in the Hertzsprung-Russel diagram. The coldest Cepheids, which are located close to the red edge of this instability strip, have an extended surface convective zone, in which a strong coupling between convection and oscillations may occur. This effect is by now represented by time-dependent convection models that involve many free unconstrained parameters. The purpose of this thesis is precisely to address this convection-pulsation coupling thanks to nonlinear simulations. Firstly, a linear-stability analysis has given us the most appropriate initial conditions to get unstable modes excited by kappa-mechanism. These favourable situations were then used as starting setups of nonlinear direct numerical simulations (DNS) computed thanks to an implicit solver of our own. We have thus performed the first 2-D simulations of the convection-pulsation coupling, in which the oscillations are sustained by kappa-mechanism. We have shown that the convective motions could possibly quench the oscillations. This result confirms the hypothesis that the stabilisation of coldest Cepheids, close to the red edge, is due to their surface convective zone; Le contexte général de cette thèse est l'étude des étoiles géantes variables de type Céphéides, qui subissent des oscillations acoustiques purement radiales. Ces oscillations sont excitées par un mécanisme lié aux propriétés d'absorption du rayonnement par la matière, le kappa-mécanisme, et cette instabilité conduit dans le diagramme Hertzsprung-Russell à la bande d'instabilité des Céphéides. Les Céphéides les plus froides, qui correspondent au bord rouge de cette bande d'instabilité, ont une zone convective de surface importante et un couplage fort s'installe entre la convection et les pulsations. Cet effet est pour l'heure mal maîtrisé puisque la modélisation de la convection dépendante du temps repose sur des paramètres ad hoc. Le but de cette thèse est d'étudier ce couplage convection-pulsations à l'œuvre dans les Céphéides froides. Une analyse de stabilité linéaire nous a tout d'abord permis de déterminer les modèles d'équilibre les plus instables par kappa-mécanisme. Ces modèles ont ensuite servi de point de départ à une série de simulations numériques directes (DNS) calculées grâce à un solveur implicite développé au cours de cette thèse. Nous avons ainsi réalisé les premières simulations 2-D du couplage convection-pulsations où les oscillations acoustiques sont excitées de manière cohérente par kappa-mécanisme. Nous avons alors montré que l'action de la convection sur les oscillations pouvait conduire à leur amortissement, ce qui accrédite l'idée que les Céphéides proches du bord rouge sont stabilisées par la convection de surface.

Published
2009

2. Study of extreme horizontal branch stars from asteroseismology

Author

van Grootel, Valérie, Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Paul Sabatier - Toulouse III, Stéphane CHARPINET, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Stars : extreme horizontal branch, Stars : oscillations, Etoiles : intérieurs, Stars : evolution, Etoiles : rotation, Etoiles : binaires : serrées, Stars : rotation, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Stars : binaries : close, Etoiles : branche horizontale extrême, Stars : subdwarfs, Etoiles : sous-naines, Stars : interiors, Etoiles : évolution, Etoiles : oscillations
Abstract

This PhD thesis presents a study of extreme horizontal branch stars with the tools of asteroseismology using the interpretation of the luminosity variations exhibited by some of them to model their internal structure. The extreme horizontal branch hosts fairly hot and compact stars corresponding to an advanced stage of stellar evolution, after the main sequence and the first red giant branch. The first part of this work shows the basic validity of the method used for asteroseismic studies by confirming solutions on the basis of independent techniques. In the second part, the internal dynamics of extreme horizontal branch stars belonging to close binaries are studied thanks to the introduction of stellar rotation effects in the pulsation codes and seismic diagnostic tools. It is shown for two extreme horizontal branch stars belonging to such systems that synchronization (correspondence of rotation period and orbital period) is reached in most of the star. Finally, the stars presented in this study double the current sample of extreme horizontal branch stars scrutinized by asteroseismology. It now becomes possible to compare the structural parameter distributions obtained from asteroseismology with those from extreme horizontal branch star formation theories. Despite some limitations due to the as yet small sample size, this work illustrates the potential of asteroseismology for placing better constraints on stellar evolution theory.; Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude des étoiles de la branche horizontale extrême par les outils de l'astérosismologie, en interprétant les variations de luminosité que présentent certaines d'entre elles pour modéliser leur structure interne. Les étoiles de la branche horizontale extrême, chaudes et compactes, représentent un état avancé de l'évolution stellaire, après la vie sur la séquence principale et la première branche des géantes rouges. La première partie de ce travail démontre la validité de la méthode utilisée pour l'astérosismologie, en confirmant les résultats obtenus par des techniques indépendantes. Dans la deuxième partie, l'introduction des effets de la rotation stellaire dans les codes de pulsation et de diagnostic sismique permet d'étudier la dynamique interne des étoiles de la branche horizontale extrême, en particulier pour celles appartenant à un système binaire. Pour deux exemples d'une telle configuration, il est démontré que la synchronisation (c'est-à-dire l'égalité entre la période de rotation et la période orbitale) est atteinte dans la majeure partie de l'étoile. Enfin, les étoiles présentées dans cette thèse doublent l'échantillon actuellement disponible des étoiles de la branche horizontale extrême étudiées par l'astérosismologie. La distribution des paramètres stellaires obtenue peut ainsi être comparée à celles prévues par les théories visant à expliquer la formation de ce type d'objets. Malgré certaines limitations actuelles liées à la taille restreinte de l'échantillon, cette approche illustre le potentiel de l'astérosismologie pour apporter des contraintes nouvelles aux théories d'évolution stellaire.

Published
2008

3. The pulsation modes of the pre-white dwarf PG 1159-035

Author

J. E. S. Costa, W. Ogloza, R. Kalytis, T. J. Ahrens, Anjum S. Mukadam, Souza Oliveira Kepler, S. A. Good, J. Larrison, Albert D. Grauer, E. W. Klumpe, Gerald Handler, Donald E Winget, R. Rosen, H. Lee, P. Martinez, Encarni Romero-Colmenero, O. Giovannini, Matt A. Wood, F. Johannessen, M. C. Akan, R. Janulis, Brian Warner, G. Viraghalmy, X. J. Jiang, Michael H. Montgomery, M. Vuckovic, Leandro Gabriel Althaus, T. Sullivan, M. S. O'Brien, N. Dolez, J.-E. Solheim, Denis J. Sullivan, E. G. Meištas, Fergal Mullally, A. F. M. Costa, A. V. Sergeev, Andrzej S. Baran, M. Paparó, Stanisław Zoła, S. Seetha, Judith L. Provencal, Matthew R. Burleigh, J. C. Clemens, Paul A. Bradley, Antonio Kanaan, Travis S. Metcalfe, Stefan Dreizler, J. L. Deetjen, Jian-Ning Fu, Harry L. Shipman, R. E. Nather, T. Lawrence, Jurek Krzesinski, Steven D. Kawaler, J. M. Gonzalez Perez, A. Ulla, Kazuhiro Sekiguchi, Martin A. Barstow, B. N. Ashoka, S. L. Kim, Alejandro H. Córsico, Reed Riddle, Nicole M. Silvestri, Thorsten Nagel, S. Marinoni, Ö. Hürkal, Sonja Schuh, G. Vauclair, E. Pakštienė, Roberto Silvotti, D. O'Donoghue, M. Chevreton, R. Crowe, Atsuko Nitta, Scot Kleinman, Ömür Çakırlı, Mukremin Kilic, Centro de Fìsica Atòmica (CFA), Universidade de Lisboa (ULISBOA), Brain imaging (LIAMA), Laboratoire Franco-Chinois d'Informatique, d'Automatique et de Mathématiques Appliquées (LIAMA), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institute of Automation - Chinese Academy of Sciences-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institute of Automation - Chinese Academy of Sciences-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Molecular Microbiology and Biotechnology, Tel Aviv University [Tel Aviv], Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Institute of Applied Physics of RAS, Russian Academy of Sciences [Moscow] (RAS), Department of Physics and Astronomy [Ames, Iowa], Iowa State University (ISU), University of Waterloo [Waterloo], Ege Üniversitesi, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade de Lisboa = University of Lisbon (ULISBOA), Tel Aviv University (TAU), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Rotation period, Astrofísica, Ciencias Astronómicas, 010504 meteorology & atmospheric sciences, individual: PG 1159-035 [Stars], Ciencias Físicas, stars:evolution, stars:white dwarfs, Astrophysics, stars: interiors, 01 natural sciences, stars: individual: PG 1159-035, purl.org/becyt/ford/1 [https], Gravitation, stars:oscillations, asteroseismology: general, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, 010303 astronomy & astrophysics, Multiplet, Physics, Solar mass, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], stars: white dwarfs, Astrophysics (astro-ph), stars : white dwarfs, Radius, Magnetic field, Pulsacoes estelares, stars : interiors, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, stars: oscillations, CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS, Convection, Oscillations, PG 1159-035 (estrella), oscillations [Stars], FOS: Physical sciences, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, stars : oscillations, white dwarfs [Stars], [PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO], 0103 physical sciences, stars : individual : PG 1159-035, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences, interiors [Stars], White dwarf, White dwarfs, Astronomy and Astrophysics, purl.org/becyt/ford/1.3 [https], VDP::Mathematics and natural science: 400::Physics: 430::Astrophysics, astronomy: 438, Astronomía, Interior stars, white dwarfs: individual( GD358), 13. Climate action, Space and Planetary Science, Oscilacoes, Anãs brancas, oscillations, stars: individual, PG 1159-035, stars: white dwarfs [stars], Interior estelar
Abstract

Context. PG 1159-035, a pre-white dwarf with Teff ≃ 140000 K, is the prototype of both two classes: the PG 1159 spectroscopic class and the DOV pulsating class. Previous studies of PG 1159-035 photometric data obtained with the Whole Earth Telescope (WET) showed a rich frequency spectrum allowing the identification of 122 pulsation modes. Analyzing the periods of pulsation, it is possible to measure the stellar mass, the rotational period and the inclination of the rotation axis, to estimate an upper limit for the magnetic field, and even to obtain information about the inner stratification of the star. Aims. We have three principal aims: to increase the number of detected and identified pulsation modes in PG 1159-035, study trapping of the star's pulsation modes, and to improve or constrain the determination of stellar parameters. Methods. We used all available WET photometric data from 1983, 1985, 1989. 1993 and 2002 to identify the pulsation periods. Results. We identified 76 additional pulsation modes, increasing to 198 the number of known pulsation modes in PG 1159-035, the largest number of modes detected in any star besides the Sun. From the period spacing we estimated a mass M/M⊙= 0.59 ±0.02 for PG 1159-035, with the uncertainty dominated by the models, not the observation. Deviations in the regular period spacing suggest that some of the pulsation modes are trapped, even though the star is a pre-white dwarf and the gravitational settling is ongoing. The position of the transition zone that causes the mode trapping was calculated at rc/R* = 0.83 ± 0.05. From the multiplet splitting, we calculated the rotational period Prot = 1.3920 ± 0.0008 days and an upper limit for the magnetic field, B < 2000 G. The total power of the pulsation modes at the stellar surface changed less than 30% for ℓ = 1 modes and less than 50% for ℓ = 2 modes. We find no evidence of linear combinations between the 198 pulsation mode frequencies. PG 1159-035 models have not significative convection zones, supporting the hypothesis that nonlinearity arises in the convection zones in cooler pulsating white dwarf stars., La lista completa de autores que integran el documento puede consultarse en el archivo., Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Instituto de Astrofísica de La Plata

Published
2008
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4. The non-detection of oscillations in Procyon by MOST: Is it really a surprise?

Author

Jesper Schou, Jørgen Christensen-Dalsgaard, H. Bruntt, François Bouchy, Derek Buzasi, J. C. Lebrun, M. Martic, Timothy R. Bedding, R. P. Butler, Hans Kjeldsen, S. Frandsen, Department of Physics and Astronomy [Aarhus], Aarhus University [Aarhus], Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Haute-Provence (OHP), Institut Pythéas (OSU PYTHEAS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Terrestrial Magnetism [Carnegie Institution], Carnegie Institution for Science [Washington], Department of Physics, US Air Force Academy (USAFA), US Air Force Academy, Service d'aéronomie (SA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Hansen Experimental Physics Laboratory (HEPL), Stanford University [Stanford], Sydney Institute for Astronomy (SIfA), The University of Sydney, School of Physics [Sydney], Department of Physics of the US Air Force Academy (USAFA), Carnegie Institution for Science, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hansen Experimental Physics Lab [Stanford] (HEPL), Stanford University, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), and Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)

Subjects
Physics, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010308 nuclear & particles physics, media_common.quotation_subject, Astrophysics (astro-ph), FOS: Physical sciences, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics, 01 natural sciences, Asteroseismology, Frequency spectrum, stars : oscillations, Surprise, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, Non detection, stars : individual: Procyon, Noise level, Sun: oscillations, 010303 astronomy & astrophysics, Order of magnitude, Noise (radio), media_common
Abstract

We argue that the non-detection of oscillations in Procyon by the MOST satellite reported by Matthews et al. (2004) is fully consistent with published ground-based velocity observations of this star. We also examine the claims that the MOST observations represent the best photometric precision so far reported in the literature by about an order of magnitude and are the most sensitive data set for asteroseismology available for any star other than the Sun. These statements are not correct, with the most notable exceptions being observations of oscillations in alpha Cen A that are far superior. We further disagree that the hump of excess power seen repeatedly from velocity observations of Procyon can be explained as an artefact caused by gaps in the data. The MOST observations failed to reveal oscillations clearly because their noise level is too high, possibly from scattered Earthlight in the instrument. We did find an excess of strong peaks in the MOST amplitude spectrum that is inconsistent with a simple noise source such as granulation, and may perhaps indicate oscillations at roughly the expected level., 6 pages, accepted for publication in A&A Letters

Published
2005
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