Non-linear terms in delta Scuti stars power spectra

Abstract

Los modelos de pulsación estelar disponibles hasta la fecha no explican en su totalidad los espectros de potencias observados para las estrellas del tipo Scuti. Dichos espectros presentan una distribución en frecuencias muy diferentes, incluso para estrellas que poseen parámetros estelares muy similares. Este es el caso, por ejemplo, de las estrellas llamadas híbridas, que pulsan en un régimen tanto de modos p como de modos g, o la existencia de estrellas sin oscilaciones dentro de las bandas de inestabilidad de pulsación. Estos hechos sugieren que se han de revisar los mecanismos de excitación y de amortiguamiento que operan en estas estrellas, o introducir otros mecanismos causantes de la aparición de frecuencias en los espectros de potencias que los modelos actuales no son capaces de reproducir. Uno de los mecanismos físicos que dan origen a máximos en los espectros de potencia y que los modelos actuales no tienen en cuenta, son los procesos no-lineales. Una respuesta no-lineal del medio estelar a la oscilación, debido a cambios de grosor de la capa convectiva, entre otros procesos, pueden causar distorsión en la forma sinusoidal de las curvas de luz. Como consecuencia, aparecen en los espectros de potencia frecuencias de combinaciones entre modos de oscilación propios de la estrella, llamadas términos no-lineales o no-linealidades.

En esta tesis, se estudian los términos no-lineales presentes en las estrellas Scuti con el objetivo de identificarlos inequívocamente. La motivación radica tanto en conseguir extraerlos correctamente de los espectros de potencia (para así explicar la distribución en frecuencia con los modelos de pulsación lineal disponibles), como en caracterizarlos, para en un futuro construir modelos no-lineales de pulsación. Como resultado del trabajo de investigación, en esta memoria se presenta un método autoconsistente para extraer no-linealidades que garantiza residuos no correlados con dichos términos. El método permite identificar frecuencias con precisiones muy altas, del orden de las alcanzadas por el método O-C, en el caso de estrellas mono-periódicas. También permite, en el caso de estrellas de doble-modo o multi-periódicas, identificar estructuras de frecuencias ocultas en lo que, antes de la extracción, se consideraba ruido. Además, se muestran resultados de una posible caracterización de los términos no-lineales en estrellas High Amplitude Scuti. Se presenta un método basado en dicha caracterización de no-linealidades que permitiría discriminar modos radiales en estrellas Low Amplitude Scuti, proporcionando así una restricción adicional que posibilitaría la identificación modal. Esta sería la primera vez que los términos no-lineales son útiles, aunque indirectamente, para llevar a cabo un análisis astrosismológico en estrellas pulsantes de masa intermedia. Finalmente, se presentan también resultados para algunas estrellas variable del tipo Doradus, constituyendo el inicio de la caracterización de términos no-lineales producto de la interacción de modos no-radiales.