Desvio gravitacional relativístico em ambiente estelar e cinemática de aglomerados abertos - M67, um laboratório único

Stellar clusters provide key information for studying from stellar origins to the Galactic structure, and even for fundamental physics tests. In particular, Messier 67 (M67) is an important open cluster because it has similar metallicity and age to the Sun. We present an observational study of dif...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Souza Netto, Milton Gomes de
Outros Autores: Leão, Izan de Castro
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Astrofísica de galáxias
Astrofísica estelar
Desvio gravitacional relativístico
Aglomerados abertos
Messier 67
Velocidade radial
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50101
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Souza Netto, Milton Gomes de
Desvio gravitacional relativístico em ambiente estelar e cinemática de aglomerados abertos - M67, um laboratório único
description Stellar clusters provide key information for studying from stellar origins to the Galactic structure, and even for fundamental physics tests. In particular, Messier 67 (M67) is an important open cluster because it has similar metallicity and age to the Sun. We present an observational study of different phenomena that can affect radial velocity (RV) measurements of stars belonging to M67, for solving information about the cluster kinematics, as well as for a unique test of General Relativity. Based on a recent technique, the difference between two independent RV measurements, spectroscopic and astrometric, of stars belonging to a given cluster, allows empirically detecting, for example, the cluster’s global movement and the gravitational redshift predicted by General Relativity. Spectroscopic and astrometric RV measurements were obtained from public archives of the HARPS spectrometer and the Gaia satellite, respectively. Two initial samples, of 1278 and 144 stars, were carefully selected, resulting in a final sample of 74 stars. We detected quantitatively the gravitational redshift (GR) in M67, thus adding a new support to the General Theory of Relativity. We also detected for the first time an apparent rotational (or shear) motion of M67, with a rotation gradient of ∼ 66 m s−1 pc−1 . With these results, a new database with RV values representing unbiased measurements are provided as a by-product of this Thesis. Finally, we calculated from newer data a virial mass of 1980 ± 100 M and a tidal radius of 14.2 ± 0.3 pc for M67, in agreement with previous estimates. Overall, the empirical determination of the cluster rotation is very useful for kinematic studies, either of the cluster itself or on its relation with the Galactic structure. In addition, the present study contributes to fulfilling a gap among the tests of General Relativity, since this theory has been little tested in stellar environments.
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In particular, Messier 67 (M67) is an important open cluster because it has similar metallicity and age to the Sun. We present an observational study of different phenomena that can affect radial velocity (RV) measurements of stars belonging to M67, for solving information about the cluster kinematics, as well as for a unique test of General Relativity. Based on a recent technique, the difference between two independent RV measurements, spectroscopic and astrometric, of stars belonging to a given cluster, allows empirically detecting, for example, the cluster’s global movement and the gravitational redshift predicted by General Relativity. Spectroscopic and astrometric RV measurements were obtained from public archives of the HARPS spectrometer and the Gaia satellite, respectively. Two initial samples, of 1278 and 144 stars, were carefully selected, resulting in a final sample of 74 stars. We detected quantitatively the gravitational redshift (GR) in M67, thus adding a new support to the General Theory of Relativity. We also detected for the first time an apparent rotational (or shear) motion of M67, with a rotation gradient of ∼ 66 m s−1 pc−1 . With these results, a new database with RV values representing unbiased measurements are provided as a by-product of this Thesis. Finally, we calculated from newer data a virial mass of 1980 ± 100 M and a tidal radius of 14.2 ± 0.3 pc for M67, in agreement with previous estimates. Overall, the empirical determination of the cluster rotation is very useful for kinematic studies, either of the cluster itself or on its relation with the Galactic structure. In addition, the present study contributes to fulfilling a gap among the tests of General Relativity, since this theory has been little tested in stellar environments. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Aglomerados estelares fornecem informações cruciais, desde sobre as origens estelares até sobre a estrutura da Via Láctea, ou mesmo para testes de física fundamental. Em particular, Messier 67 (M67) é um importante aglomerado aberto por ter metalicidade e idade semelhantes às do Sol. Apresentamos um estudo observacional dos fenômenos que podem afetar as medidas de velocidade radial (VR) de estrelas pertencentes a M67, assim resolvendo informações sobre a cinemática do aglomerado e realizando um teste único da Teoria da Relatividade Geral. Com base em técnica recente, a diferença entre duas medidas independentes de VR, espectroscópicas e astrométricas, de estrelas pertencentes a um dado aglomerado, permite detectar empiricamente, por exemplo, o movimento global do aglomerado e o desvio gravitacional para o vermelho previsto pela Relatividade Geral. As medidas espectroscópicas e astrométricas de VR foram obtidas dos arquivos públicos do espectrômetro HARPS e do satélite Gaia, respectivamente. Duas amostras iniciais, de 1278 e 144 estrelas, foram criteriosamente selecionadas, resultando em uma amostra final de 74 estrelas. Detectamos quantitativamente o desvio gravitacional para o vermelho (GR) em M67, dando um novo suporte `a Teoria da Relatividade Geral. Também detectamos pela primeira vez um movimento rotacional (ou de cisalhamento) aparente em M67, com gradiente de rotação de ∼ 66 m s−1 pc−1. Com estes resultados, um novo banco de dados com valores de VR representando medições livres de efeitos são fornecidos como subproduto desta tese. Finalmente, calculamos, a partir de novos dados, uma massa de virial de 1980 ± 100 M e um raio de maré de 14,2 ± 0,3 pc para M67, em acordo com a literatura. De modo geral, a determinação empírica da rotação do aglomerado é de grande utilidade para o estudo cinemático tanto do aglomerado em si, quanto de sua relação com a estrutura da Via Láctea. Além disso, o presente estudo contribui com o preenchimento de uma lacuna entre os testes da Teoria da Relatividade Geral, visto que a teoria foi pouco testada em ambientes estelares. 2022-12-12T22:58:38Z 2022-12-12T22:58:38Z 2022-05-02 doctoralThesis SOUZA NETTO, Milton Gomes de. Desvio gravitacional relativístico em ambiente estelar e cinemática de aglomerados abertos - M67, um laboratório único. Orientador: Izan de Castro Leão. 2022. 118f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50101 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA

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