Ciências e Aplicações Geoespaciais - Teses - CRAAM
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- TeseDetecção automática de explosões solares em 45 e 90 GHZ observadas pelos poemasLessa, Vanessa Santos (2022-03-17)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
A cada 11 anos, o Sol passa por períodos de atividade, com a ocorrência de muitas explosões solares (súbita liberação de energia solar, de origem magnética, que acelera as partículas, emitindo em todo o espectro eletromagnético) e ejeções de massa. O estudo da atividade solar é muito importante devido aos seus efeitos sobre a Terra. O POEMAS (POlarização de Emissão Milimétrica da Atividade Solar) é um sistema de dois telescópios, instalados em CASLEO (Complexo Astronômico El Leoncito) na Argentina, que monitora o Sol em dois comprimentos de onda milimétrica (45 e 90 GHz). O objetivo desse trabalho é detectar automaticamente as explosões solares observadas pelos polarímetros. Porém primeiramente é necessário eliminar o ruído de fundo, causado principalmente por problemas instrumentais, nas curvas de luz da emissão solar milimétrica. A metodologia utilizada para exclusão dos ruídos apresentados no sinal proposta neste trabalho utiliza a tendência de série temporal. A subtração deste modelo das curvas de luz fornece o dado de entrada para automatizar a detecção de explosões solares utilizando técnicas de inteligência artificial. Uma Rede Neural foi treinada para reconhecer padrões e analisar um conjunto de dados a fim de identificar as explosões solares. Hidalgo Ramírez et al. (2019) identificaram visualmente e analisados 30 eventos do POEMAS entre 2011/11/22 e 2013/12/10. A metodologia apresentada nesse trabalho confirmou 87% dos eventos listados por Ramírez et al., além disso a rede neural foi capaz de identificar pelo menos 9 novos eventos. Como a rede neural foi treinada para detectar eventos impulsivos (com duração menor que 5 min), explosões de longa duração não foram automaticamente detectados. A inspeção visual dos dados do POEMAS comparando-os com dados em micro-ondas do RSTN permitiu a identificação de mais 11 explosões solares de longa duração em 45 GHz. Discutimos alguns problemas encontrados e possíveis soluções para trabalhos futuros. - TeseInfluência da atividade magnética na atmosfera solar e na propagação de ejeções de massa coronal de estrelas do tipo-solarMenezes, Fabian Marcel (2021-10-04)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
O Sol e outras estrelas possuem um campo magnético que permeia seu interior e superfície, e se estende pelo meio interplanetário. A atividade estelar é conduzida pelo campo mag nético e influencia diversos fenômenos e propriedades estelares. Uma dessas propriedades é a atmosfera solar. Medições do raio e do limbo do Sol fornecem informações importantes sobre a estrutura e a temperatura da atmosfera. O raio solar varia em função da frequência de observação, pois a radiação eletromagnética dominante é produzida em diferentes alti tudes da atmosfera. Portanto, diferentes camadas da atmosfera solar podem ser sondadas com observações em múltiplos comprimentos de onda. Além disso, a atividade magnética solar afeta processos físicos e condições na atmosfera e no meio interplanetário próximo da Terra, o que é conhecido como clima espacial. As ejeções de massa coronal (CME) são exemplos de fenômenos e processos físicos derivados da atividade magnética solar. CMEs são nuvens de plasma, com o campo magnético, ejetadas da coroa solar e são os eventos mais impactantes no clima espacial próximo à Terra. Neste trabalho, (i) utilizamos dados do telescópio SST e observações do ALMA para medir o raio solar médio em 100, 212, 230 e 405 GHz, para analisar como suas respectivas séries temporais se relacionam com o ciclo de atividade solar, e para investigar como o tamanho do feixe da antena e o nível de abrilhantamento de limbo podem afetar as medições do raio e limbo solares usando dois métodos diferentes; (ii) utilizando simulações de varreduras solares, estimamos níveis de abrilhantamento de limbo para as frequências subterahertz supracitadas; e finalmente, (iii) simulamos trajetórias de CMEs do Sol, Kepler-63 e Kepler-411 com diferentes pa râmetros de entrada e analisamos como esses parâmetros influenciam na trajetória de CMEs. Nossos resultados mostraram que o método, que utiliza o ponto-de-inflexão como definição de limbo, é mais acurado no cálculo de raio solar em comprimentos de onda de rádio. Os resultados dos raios médios estão de acordo com a tendência raio-vs–frequência formada por observações relatadas na literatura. As séries temporais de raio equatorial estão fracamente correlacionadas com a atividade solar, enquanto que as séries de raio polar estão anticorrelacionadas. Com relação ao abrilhantamento de limbo, os intervalos estimados estão de acordo com medidas anteriores relatadas na literatura e, pela primeira vez, estimamos os valores de abrilhantamento de limbo para frequências de 212 e 405 GHz, obtidos a partir de mapas solares de baixa resolução espacial. Por fim, os resulta dos mostram que as trajetórias de CME são mais defletidas em função da configuração e intensidade magnética da superfície da estrela. Palavras-chaves: atividade estelar; observações solares centro-limbo; ejeção de massa coronal. - TeseOpacidade atmosférica em ondas sub-milimétricas: o papel do conteúdo de vapor de água (PWV)Espinoza, Deysi Veronica Cornejo (2022-01-28)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
A compreensão dos mecanismos que geram rádio - emissões em altas frequências durante as explosões solares dependem da interpretação do espectro da densidade de fluxo (S) nessa faixa de frequência. Para esse propósito, uma medição confiável de S é essencial. Os radiotelescópios terrestres que observam em comprimentos de ondas milimétricos e sub-milimétricos precisam corrigir o sinal recebido pela atenuação atmosférica, para estimar o verdadeiro fluxo. O vapor de água é o principal responsável por essa atenuação em altas frequências. Neste trabalho, reportamos as medidas das opacidades atmosféricas em 212 GHz (τ212) e 405 GHz (τ405) usando o método da brilhância do Sol. Para isso, foram utilizadas 41.106 varreduras solares registradas pelo Telescópio Solar para ondas Sub-milimétricas (SST) em dias de observação com céu aberto, entre 2006 e 2019. Uma comparação entre as medidas simultâneas de τ405 e τ212 mostra que ambas as quantidades estão bem correlacionadas, com um coeficiente de correlação linear de R = 0,87. Também encontramos que a razão τ405/τ212 ∼ 7, valor próximo ao previsto pelos modelos de transmissão atmosférica. Nosso resultado mostra baixos valores de τ212 (τ212 < 0,16 Np) para a altitude do CASLEO em comparação com outros observatórios de maior altitude, que medem τν na frequência de 210–230 GHz. Para ter um melhor entendimento da variabilidade da opacidade atmosférica foi feita uma análise estatística das médias de τ212 em diferentes escalas temporais (anual, mensal e diária). Também, foi realizado um estudo de periodicidade nas medidas de τ212. O resultado desta análise espectral da variabilidade de τ212 mostra alguns períodos significativos de 0,15 anos (∼ 2 meses); 0,25 anos (∼ 3 meses); 1 ano; 2,4 e 3 anos. O período de 1 ano é interpretado como uma oscilação anual, enquanto os períodos de 2,4 e 3 anos podem estar associados a uma oscilação Quase-bienal (QBO). Seguidamente, foi feita uma análise estatística das medidas de vapor de água precipitável (PWV) registradas pela rede de AERONET no CASLEO entre janeiro de 2011 e julho de 2014. Também buscamos periodicidades na série temporal do PWV, onde foi encontrado que a oscilação anual é o período mais significativo em toda a base de dados. Uma comparação entre as medidas observadas de PWV e τ212, confirmaram a forte correlação entre ambas as quantidades, com um coeficiente de correlação linear de R = 0,97. Por outro lado, os valores de PWV podem ser calculados a partir das medidas de temperatura (T) e umidade relativa (RH) registradas in situ. Este modelo supõe que o PWV decai exponencialmente com a altitude para uma determinada altura de escala (HPWV ). Por último, foi encontrada uma correlação entre as medidas observadas de profundidade óptica do Aerossol (AOT) em 340 nm e as medidas observadas de PWV e τ212. - TeseStar activity: starspots, superflares, and differential rotation in k-type starsSouza, Alexandre Araújo de (2022-01-27)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
Estrelas do tipo solar podem apresentar intensa atividade magnética. Nesta tese, apresentamos um estudo sobre atividade estelar em sistemas planetários com estrelas do tipo K. Entende-se por atividade estelar os fenômenos de manchas estelares e superflares. A estrela Kepler-411, do tipo espectral K2V, apresenta período de rotação médio de 10,52 dias, raio de 0,79 R⊙ e massa de 0,83 M⊙, enquanto a estrela Kepler-210, também do tipo espectral K, tem um período de rotação médio de 12,5 dias, raio de 0,69 R⊙ e massa de 0,63 M⊙. Kepler-411 é uma estrela ativa com pelo menos quatro planetas em órbita, onde três deles eclipsam a estrela. Os planetas são uma super-Terra e os dois maiores são mini Netunos com raios de 1,8, 3,2 e 3,3 R⊕ e períodos de 3,0, 7,8 e 58,0 dias, respectivamente. Esta estrela foi observada pelo satélite Kepler por cerca de 600 dias com um número total de 195 trânsitos para o planeta Kepler-411b, 76 trânsitos para o planeta Kepler-411c e 10 trânsitos para o planeta Kepler-411d. Kepler-210 é uma estrela ativa, com 2 exoplanetas do tipo Netuno (Kepler-210b e Kepler-210c), com raios 3,08 e 3,99 R⊕ e períodos de 2,45 e 7,97 dias, respectivamente. Em um sistema multiplanetário, cada planeta ocultará diferentes latitudes da estrela durante seu trânsito, dependendo do ângulo de inclinação e do semieixo maior da órbita. Durante um desses trânsitos, um planeta pode ocultar uma mancha na fotosfera da estrela, causando pequenas variações em sua curva de luz. Ao detectar a mesma mancha em um trânsito posterior, é possível inferir o período de rotação estelar naquela latitude e assim estimar o perfil de rotação diferencial da estrela. Neste trabalho aplicamos o modelo descrito em Silva (2003), para caracterizar as manchas estelares, o que resultou na detecção de um total de 45 manchas durante os trânsitos do Kepler-411b, 143 manchas nos trânsitos de Kepler-411c e 10 manchas nos trânsitos de Kepler-411d. Para a Kepler-411 a análise das manchas detectadas nas diferentes latitudes do trânsito destes planetas resulta em um cisalhamento diferencial de 0, 0500 ± 0, 0006 radianos/dia ou uma rotação diferencial relativa de 8, 4 ± 0, 1%, assumindo um perfil de rotação semelhante ao solar. Na investigação de superflares estelares, as análises das curvas de luz resultaram em 65 superflares com energias entre 1033 − 1035 ergs. Buscando entender as conexões existentes entre as manchas estelares e superflares da Kepler-411, encontramos uma correlação positiva entre a área das manchas e a energia das superflares ao considerar as médias tomadas a cada 16 a 35 dias, com a maior correlação ocorrendo para intervalos de 21 dias. Este intervalo de tempo provavelmente está relacionado ao tempo de vida das manchas da Kepler-411. Para a Kepler-210, foram detectadas 107 manchas estelares e um cisalhamento diferencial de 0, 0564 ± 0, 0028 radianos/dia e uma rotação diferencial relativa de 11, 1 ± 0, 5% e um ciclo magnético com periodicidade de 545 dias. Entretanto, na análise das curvas de luz da Kepler-210, não foram encontradas superflares. Por fim, investigamos os parâmetros das duas estrelas que possam influenciar na geração de superflares. Ambas estrelas são bastante semelhantes entre si, com massa, raio, período de rotação e sistema planetários similares, e também apresentaram mais de uma centena de manchas durante o período de observação, mas apenas uma delas, Kepler 411, produziu explosões. Análise das características físicas das manchas mostrou que a estrela sem superflares, Kepler-210, apresentava manchas com raio duas vezes maiores que as da Kepler-411. Portanto, concluímos que a área das manchas estelares não parece ser um fator decisivo na geração de superflares, mas sim a complexidade magnética das regiões ativas. - TeseEstudo comparativo dos tratamentos térmicos e termoquímicos aplicados aos ferros fundidos cinzentos e nodulares São PauloVitor, Everaldo (2021-10-18)
Centro de Rádio Astronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM)
A correlação entre a microestrutura e propriedades mecânicas dos ferros fundidos cinzentos e nodulares é conhecimento bem estabelecido na indústria metalúrgica, porém existem aspectos, como diferenças em termos de valores de resistência obtidos através de ensaios de tração e flexão, que são pouco discutidos e por esta razão são abordados neste estudo. A questão dos tratamentos de superfície com foco na nitretação, aplicada de forma frequente para melhora das propriedades tribológicas dos ferros fundidos, é também uma área que permite contribuições no que se refere a propriedades mecânicas como, por exemplo, a resposta ao ensaio de impacto e resistência a flexão. Os principais resultados indicam uma maior resistência tanto no ferro fundido cinzento como no nodular, quando se realiza medidas de resistência através ensaios de flexão e se compara com os valores embutidos nas especificações para ensaio de tração. Atribui-se este comportamento a mudança no perfil de tensões durante a flexão em decorrência da deformação plástica no nodular, e a variação do “modulo de elasticidade” do cinzento considerando carregamento em tração e compressão. Nas comparações mais detalhadas dos efeitos dos tratamentos térmicos e termoquímicos optou-se pela resistência ao impacto face às diferenças mais perceptíveis neste ensaio, visto que os testes de flexão apresentaram uma variabilidade maior dificultando sua interpretação mais fina. Os resultados dos ensaios de impacto deste estudo indicaram de maneira clara o efeito da matriz ferrosa nas propriedades mecânicas de tenacidade tanto nos ferros fundidos nodulares quanto nos cinzentos. Tomando-se como base a estrutura bruta de fusão, no nodular a têmpera e revenido e principalmente a normalização reduziram a resistência ao impacto, porém a austêmpera produziu um aumento acentuado de energia absorvida, chegando próximo a 7x em relação às medidas do temperado e revenido. No cinzento a normalização e a têmpera e revenido aumentam a resistência ao impacto, já a nitretação (processo banho de sal e plasma) pouco influência e estrutura bruta de fusão, e indica leve redução de tenacidade partindo-se da condição de têmpera e revenido. Nos nodulares os processos de nitretação reduzem de maneira sistemática a tenacidade, independentemente se a estrutura original é bruta de fusão ou temperada e revenida.