A pilot study to test the reliability of OII model atoms with stellar spectroscopy

Abstract

La espectroscop´ıa cuantitativa puede ser definida como la disciplina que permite inferir par´ametros f´ısicos a partir de la aplicaci´on de herramientas de an´alisis espectrosc´opico a un espectro observado. Actualmente existe una gran cantidad de espectros de alta calidad que permiten el estudio detallado de las propiedades f´ısicas de las estrellas en distintas ventanas espectrales. Para el estudio de las estrellas el espectro observado no es la ´unica herramienta necesaria, el an´alisis cuantitativo requiere de un marco te´orico sobre el cual comparar las observaciones e inferir par´ametros f´ısicos. En la astrof´ısica moderna este marco te´orico es conocido como transporte radiativo y se materializa de manera pr´actica mediante los denominados modelos de atm´osfera. Los modelos de atm´osfera permiten resolver el problema del transporte radiativo en la estrella con el objetivo de crear un espectro estelar sint´etico. Es decir, permiten deducir la forma del espectro que emana del estrella y es medido por nuestros telescopios. Adem´as de consideraciones con respecto a ciertos aspectos macrosc´opicos de la estrella (referentes tanto a la geometr´ıa considerada en el modelado como a los par´ametros f´ısicos fundamentales que caracterizan a la misma). Los mod´elos de atm´osfera necesitan m´odelos at´omicos fiables para representar la interacci´on radiaci´onmateria que sucede en la estrella. El objetivo de este trabajo es el de testear dos m´odelos at´omicos de O ii construidos con el paquete computacional maKe Atoms Simple (KAS) desarrollado por Yeisson Osorio. Las comparaci´on se realizar´a a trav´es del c´alculo de la abundancia de ox´ıgeno en la estrella BD+463474 usando el m´etodo de la curva de crecimiento. Las observaciones (cuyo an´alisis espectrosc´opico fue ya presentado en Garc´ıa-Rojas et al., 2014) fueron realizadas con el espectr´ografo de alta resoluci´on FIES montado en el telescopio NOT en el observatorio del Roque de los Muchachos el 10 de septiembre de 2012. Esta estrella, ubicada en la nebulosa del Capullo, es una buena candidata para el testeo de modelos at´omicos debido a su baja rotaci´on y par´ametros estelares favorables. Con el objetivo de comparar los modelos at´omicos, dos redes de espectros sint´eticos (en los que, fijadas la temperatura efectiva y la gravedad superficial de la estrella, se dejaron variar la abundancia de ox´ıgeno y la microturbulencia) fueron calculados. Para el c´aculo de los espectros se utiliz´o el programa de c´alculo de atm´osferas estelares llamado TLUSTY, el cual fue alimentado con cada modelo at´omico para el c´alculo de cada respectiva red. En este sentido en la secci´on 4 se da un peque˜no acercamiento a la construcci´on de modelos at´omicos. As´ı mismo, en esta secci´on se realizar´a una revisi´on detallada de las principales diferencias entre los dos modelos at´omicos utilizados en nuestro estudio. Cabe destacar, tambi´en, que uno de los objetivos de este trabajo fue desarrollar un paquete computacional en IDL con la finalidad de compatibilizar la salida del programa de c´alculo de espectros sint´eticos con un programa de c´alculo de abundancias desarrollado por Sergio Sim´on-D´ıaz. Este trabajo se inici´o con la selecci´on de una lista preliminar de 46 l´ıneas de absorci´on de O ii. Para la selecci´on se parti´o de una lista de l´ıneas proporcionada por el sistema KAS. De donde se fueron descartando l´ıneas por motivos de contaminaci´on, blending, dificultad para medir su anchura equivalente o problemas en el espectro sint´etico hasta llegar a la lista preliminar de 46 l´ıneas de O ii. La metodolog´ıa utilizada para la selecci´on y c´alculo de contaminaci´on de las l´ıneas se detalla en la secci´on 5. En esta secci´on se desarrolla tambi´en el m´etodo de la curva de crecimiento y el efecto que tienen los distintos par´ametros estelares en el resultado del c´alculo de abundancias. Nuestros an´alisis arrojaron que los modelos utilizados dan resultados en concordancia con los derivados por Garc´ıa-Rojas et al. (2014). Luego de comprobar que los modelos pueden, de manera global, llevar un an´alisis completo de abundancias procedimos a analizar el set de l´ıneas dividido por multipletes. Este acercamiento nos permiti´o analizar la sensibilidad de cada multiplete con respecto a cambios en el m´odelo at´omico, as´ı como tambi´en descubrir problemas en la informaci´on at´omica usada para calcular los espectros sint´eticos. El estudio por multipletes logr´o demostrar principalmente que: el grado de sensibilidad con respecto a cambios en el modelo at´omico depende del multiplete, las l´ıneas m´as fuertes parecen demostrar mayor sensibilidad que las m´as debiles, existen deficiencias en algunos valores de la informaci´on at´omica considerada y que la sensibilidad a cambios en los modelos parece ser menor a microturbulencias mayores. Por ´ultimo nuestros an´alisis permitieron desarrollar una metodolog´ıa que puede ser aplicable para otras estrellas de par´ametros estelares similares con otras especies qu´ımicas y con un n´umero mayor de modelos at´omicos. En la secci´on 6 damos una revisi´on profunda de los resultados m´as importantes de nuestro an´alisis. Mientras que, en la secci´on 7, se desarrollan las conclusiones finales y los futuros curso de acci´on a tomar partiendo de la metodolog´ıa desarrollada.