Procesos de Mezcla en Estrellas de Masa Intermedia

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Procesos de Mezcla en Estrellas de Masa Intermedia
Práctica de la Especialidad

• Marcelo Miguel Miller Bertolami
• Director Dr. Leandro G. Althaus

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Estudio de la estructura química de la estrella
Propiedades pulsacionales y tiempos de
enfriamiento de enanas blancas
Cambios en las abundancias superficiales de la
estrella
Generación de elementos pesados por captura de
neutrones
Gracias a los avances de la astronomía
observacional
Determinación de edades de Cúmulos Globulares,
disco y halo de la Galaxia
Propiedades de partículas elementales
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Las ecuaciones que describen la estructura y la
evolución estelar, bajo la hipótesis de simetría
esférica son
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La evolución química de cada capa del modelo se
describe mediante
Esquema de mezcla difusiva
Esquema de mezcla instantánea
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Los cálculos realizados en este trabajo fueron
Modelos de 2,7 , 5 y 6,5 masas solares utilizando
los esquemas de mezcla instantánea y de mezcla
difusiva.
Modelos de 2,7 , 4, 5, 6 y 6,5 masas solares con
y sin overshooting en las regiones convectivas
?
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Criterio de estabilidad de Schwarszchild
Esto define cuales serán las regiones convectivas
de la estrella
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El criterio de Schwarzschild no tiene en
cuenta que los elementos de masa, al llegar al
borde de la región convectiva, poseen una dada
velocidad
Los elementos de masa recorrerán un trayecto
fuera de la región definida por el criterio de
estabilidad antes de frenarse
Este es el fenómeno conocido como overshooting,
el cual produce una mezcla mas allá de la región
convectiva formal
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Tratamiento del overshooting en el esquema
difusivo de mezcla
Se realiza mediante la adopción, en la ecuación
de difusión
de un coeficiente de difusión que decae
exponecialmente desde la región convectiva formal
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Los cálculos realizados en este trabajo fueron
Modelos de 2,7 , 5 y 6,5 masas solares utilizando
los esquemas de mezcla instantánea y de mezcla
difusiva.
Modelos de 2,7 , 4, 5, 6 y 6,5 masas solares con
y sin overshooting en las regiones convectivas
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Descripción y análisis de los resultados obtenidos
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Mezcla Instantánea contra Mezcla Difusiva
El esquema de mezcla instantánea resultó adecuado
para el estudio de etapas lentas como el de la
Secuencia Principal
Sin embargo, deja de ser apropiado cuando los
tiempos de mezcla se vuelven comparables con los
tiempos de otros procesos que ocurren en la
estrella
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Modelos con y sin overshootingEfectos del
considerar overshooting en las siguientes etapas
Etapa de los Pulsos Térmicos
Segundo dredge up
Quema central del He
Primer dredge up
Secuencia Principal
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Evolución en la Secuencia Principal
Aumento de la masa del núcleo convectivo
Aumento del tiempo de vida en la secuencia
principal de aproximadamente un 17
Ensanchamiento de un 32 de la Secuencia
Principal
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Primer dredge up

• Al agregar el overshooting no solo aumenta la
  intensidad del fenómeno, sino que además aumenta
  su dependencia con la masa del modelo
• Especialmente se ve una fuerte dependencia con la
  masa del cociente de abundancias superficiales
• Un rasgo distintivo de la existencia de
  overshooting resultó ser el cociente de
  abundancias superficiales

De acuerdo con Smith et al. (2002)
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Quema del He en el Centro

• Abundancias centrales de C y O no son fuertemente
  alteradas por la incorporación de overshooting
• Existe una fuerte sensibilidad de las abundancias
  centrales
• al aumento del núcleo convectivo sobre el final
  de esta etapa
• La estratificación química del modelo resulta
  altamente
• dependiente de la existencia o no de overshooting

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(No Transcript)
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Segundo dredge up

• La incorporación de overshooting produce
• Disminución de la masa mínima para la ocurrencia
  de este preoceso
• Aumento de la intensidad del fenómeno

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Etapa de los pulsos térmicos
Envoltura convectiva
La estructura de la estrella al llegar a esta
etapa es
Región entre capas
Núcleo de C, O
Inestabilidades en la capa de quema de He
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(No Transcript)
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Procesos estudiados durante los pulsos térmicos

• Tercer dredge up
• Hot bottom burning
• Cambios de las abundancias de la región entre
  capas

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Tercer dredge up

• Se encontró que este fenómeno solo ocurre en
  nuestros modelos cuando se considera el
  overshooting

con overshooting
sin overshooting
Lleva a la formación de estrellas de carbono de
baja masa, las cuales son observadas y no son
predichas sin overshooting
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• Solo se forman en los modelos que incorporan el
  overshooting

• Se encontró que estos depósitos se forman en la
  región donde
• la mezcla parcial producida por el overshooting
  deja
• abundancias de alto contenido de H y C

Importantes para la generación de elementos
pesados por captura de neutrones
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Hot bottom burning

• Se encontró que este fenómeno solo ocurre cuando
  el fondo de la envoltura convectiva alcanza
  temperaturas por encima de 60 millones de grados
  (por lo que solo ocurre en los modelos de mayor
  masa)
• El hot bottom burning, resultó mucho mas
  importante en los modelos con overshooting.

Esto es importante pues el hot bottom burning
evita la formación de estrellas de carbono de
gran masa, las cuales no son observadas
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Modificación de las abundancias que quedan en la
región entre capas por la consideración del
overshooting
En ambos casos las abundancias encontradas en
dicha región están en acuerdo con trabajos
anteriores
Los valores obtenidos fueron (mirando las
abundancias inmediatamente despues del cuarto
pulso)
De acuerdo con las abundancias observadas en
estrellas PG1159
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Resumiendo

• La estratificación química del núcleo de C-O
  depende fuertemente de la existencia de procesos
  adicionales de mezcla

• La relación observada en estrellas de
  la RGB y la AGB temprana se obtiene en nuestros
  modelos solo al considerar los efectos del
  overshooting

• La incorporación de overshooting en los bordes de
  las regiónes convectivas permite explicar la
  existencia de estrellas de carbono de baja masa y
  la no existencia de estrellas de carbono de mayor
  masa

• La creación de depósitos de y de
  que podrían estar asociados a los procesos de
  captura de neutrones, solo se obtuvieron al
  cansiderar overshooting

• Las abundancias de estrellas PG1159 se reproducen
  correctamente al incluir el overshooting

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La incorporación del overshooting, o de otros
mecanismos adicionales de mezcla , son necesarios
para obtener una composición y una
estratificación química realistas