Resumo

A descoberta de estrelas gigantes nas regiões espectrais G e K, apresentando rotação de moderada a rápida e um comportamento simples, ou seja com velocidade radial constante, representa hoje um importante tópico de estudos em Astrofísica Estelar. Na realidade, tal rotação anômala viola claramente as predições teóricas sobre a evolução da rotação estelar, uma vez que em estágios avançados da evolução espera-se que as estrelas simples apresentem essencialmente baixos valores de rotação, devido à própria expansão evolucionária. Tal propriedade é bem estabelecida do ponto de vista observacional, com diferentes estudos mostrando que para as estrelas gigantes simples de tipos espectrais G e K os valores da rotação são tipicamente menores do que 5kms^-1. Esta Tese busca uma contribuição efetiva para a solução do paradigma acima descrito, tendo como objetivo a busca por estrelas simples de tipos espectrais G e K com rotação anômala, ou seja rotação de moderada a rápida, em outras classes de luminosidade. Neste contexto, analisamos uma amostra composta por 2010 estrelas aparentemente simples, de classes de luminosidade IV, III, II e Ib, com tipos espectrais G e K, com medidas de velocidade de rotação projetada v sin i e velocidade radial obtidas a partir de observações realizadas pelo espectrômetro CORAVEL. Como primeiro resultado de impacto descobrimos a presença de rotações anômalas também em estrelas subgigantes, gigantes brilhantes e supergigantes, ou seja estrelas de classes de luminosidade IV, II e Ib, em contraste com estudos anteriores que haviam reportado rotações anômalas apenas entre as gigantes clássicas de classe de luminosidade III. Tal aspecto se reveste de grande relevância, pois nos permite analisar a presença de rotações anômalas em diferentes intervalos de massa estelar, uma vez que as classes de luminosidade aqui consideradas cobrem um intervalo em massa compreendido entre 0,80 e 20M_solar, aproximadamente. No total, foram descobertas 1 subgigante, 11 gigantes, 3 gigantes brilhantes e 6 supergigantes Ib, nas regiões espectrais G e K, apresentando valores de v sin i≥10kms^-1 e comportamento simples. Este total de 21 estrelas corresponde a uma frequência de 1,04% de estrelas evoluídas simples com rotações anômalas, entre as estrelas G e K das referidas classes de luminosidades, listadas no Bright Star Catalog, que é completo até magnitude visual 6.3.

Face a estas novas descobertas, com base em uma amostra completa em magnitude visual, como aquela do Bright Star Catalog, realizamos uma análise estatística comparativa usando o teste Kolmogorov- Smirnov, de onde concluímos que as distribuições  da velocidade rotacional, v sin i, para estrelas com rotações anômalas nas classes de luminosidade III e II, são similares às distribuições de v sin i para sistemas binários espectroscópicos com componentes evoluídas do mesmo tipo espectral e classe de luminosidade. Tal resultado indica que o processo de coalescência entre estrelas de um sistema binário pode ser um possível mecanismo para explicar o excesso de rotação observado em estrelas anômalas, pelo menos entre as gigantes e gigantes brilhantes, onde o excesso de rotação estaria associado à transferência de momentum angular para a estrela resultante da fusão. Outro resultado relevante da presente Tese, diz respeito ao comportamento do fluxo de emissão em infravermelho na maioria das estrelas com rotação anômala aqui estudadas, onde 12 estrelas da amostra tendem a apresentar um excesso no IR, quando comparadas com estrelas simples com baixas rotações, dentro da respectiva classe de luminosidade. Tal propriedade representa um vínculo adicional na busca dos mecanismos físicos responsáveis pela rotação anômala observada, uma vez que estudos teóricos recentes mostram que a acreção de objetos de massa sub-estelar, tal como planetas gigantes e anãs marrons, por uma estrela pode elevar significativamente a rotação da estrela acretora e produzir um disco de poeira em torno desta. Este último resultado parece apontar nessa direção, uma vez que não é esperado que discos de poeira surgidos durante o estágio de formação estelar possam sobreviver até os estágios da subgigantes, gigantes e supergigantes Ib. Em síntese, nesta Tese, além da descoberta de estrelas simples G e K com rotações anomalamente elevadas em relação àquilo previsto pela teoria de evolução estelar, nas classes de luminosidade IV, II e Ib, apresentamos também a frequência dessas estrelas numa amostra completa até pelo menos magnitude visual 6.3. Apresentamos, ainda, sólidas evidências de que processos de coalescência em sistemas binários estelares e processos de acreção de anãs marrons ou planetas gigantes por estrelas podem atuar como mecanismos responsáveis pelo referido fenômeno de rotações anômalas em estrelas simples evoluídas.