ATTIVITA` DI RICERCA 1999-2000
(D'ANTONA, VENTURA, MONTALBAN +COLL. ESTERNI)

Stiamo sviluppando un articolato programma di ricerca sulla struttura stellare, da cui si sono sviluppati ed effettuati progetti osservativi. Altre osservazioni sono in corso o programmate, ed inoltre il gruppo partecipa a progetti osservativi con P.I. esterno. Si elencano nel seguito i risultati finora conseguiti, in pubblicazione o in avanzato corso di completamento, ed i possibili sviluppi.

- D'Antona, Ventura, Mazzitelli:
RUOLO `TERMICO' DEL CAMPO MAGNETICO E ROTAZIONE
- Montalban, D'Antona, Mazzitelli:
MODELLI STELLARI CON CONDIZIONI AL CONTORNO NON GRIGIE
- D'Antona, Maceroni, Mazzitelli, Testa, Speziali, Ventura:
STUDIO TEORICO, INTERPRETATIVO E OSSERVATIVO DELLE STELLE MASSIVE DI `ASYMPTOTIC GIANT BRANCH' (AGB)
- Ventura, D'Antona, Tosi, Mazzitelli:
TRACCE EVOLUTIVE ED ISOCRONE, OVERSHOOTING, NANE BIANCHE, AMMASSI APERTI
- D'Antona, Burderi, Menna + collaborators:
EVOLUZIONE DI BINARIE CON UNA COMPONENTE STELLA DI NEUTRONI
- D'Antona + external collaborators
RICERCA DI BROWN DWARF FREDDE AD ESO E TNG

- D'Antona, Ventura, Mazzitelli:
RUOLO `TERMICO' DEL CAMPO MAGNETICO E ROTAZIONE

Il campo magnetico influenza l'evoluzione in pre-MS e nelle binarie cataclismiche. Questo campo di indagine, cominciato nel 1998 con lo studio della dipendenza del depletion presequenza del Litio dal campo magnetico stellare, e` proseguito con lo studio della dipendenza delle tracce evolutive di presenquenza dal campo magnetico, ed una preliminare applicazione allo studio del periodo minimo delle binarie cataclismiche. Il progetto e` stato sviluppato nell'ambito del progetto COFIN 98-99 ``Fisica dell'attivita` e variabilita` stellare" (P.I. M. Rodono`, Catania). Una rassegna sul ruolo della convezione nell'evoluzione di presequenza e` stata pubblicata in D'Antona (2000a).
Un codice per i modelli stellari a 1.5 dimensioni, includenti la rotazione e la sua evoluzione e` stato sviluppato da L. T. Mendes nel corso della sua tesi di dottorato svolta a Minas Gerais (Brasile) sotto la supervisione esterna di F. D'Antona, a partire dal codice ATON2. Tale versione (ATON3.0) e` ora a nostra disposizione per lo sviluppo di nuovi progetti. In particolare, contiamo di sviluppare nel programma:

  • 1: accoppiamento tra mescolamento chimico e trasporto di momento angolare, per studiare l'evoluzione chimica nelle giganti dovuta al mescolamento associato alla rotazione;
  • 2: inclusione della trattazione del campo magnetico come nei modelli precedenti, con una trattazione della dinamo dovuta alla rotazione, per studiare l'evoluzione della rotazione delle stelle M e delle brown dwarfs. Questo progetto dovrebbe essere sviluppato nell'ambito del programma COFIN 2000 program ``Oscillazioni, Rotazione, Turbolenza e Campi Magnetici nel Sole e nells Stelle" (P.I. M. Rodono`, Catania).
        - Mendes, L.T.S., D'Antona, F., Mazzitelli, I. 1999:
    ``Theoretical models of low mass, pre-main sequence rotating stars I. The effects on lithium depletion", A&A, 341, 174 (postscript file)
        - D'Antona, F. 1999:
    ``GAIA and the evolution of young stars", Baltic Astronomy 8, 253 (postscript file)
        - D'Antona, F. 2000a:
    ``Open issues in low mass PMS evolution", Invited review in the 33rd ESLAB Sumposium on ``Star Formation from the Small to the Large Scale", ESA SP-445, p.161

        - D'Antona, Ventura, Mazzitelli 2000:
    ``First results on pre main sequence evolution including a magnetic field", ApJL, in press

        -D'Antona, F. 2000b
    ``Stellar structure and magnetic fields from pre-MS to CVs" invited talk at the Bormio Meeting `Evolution of Binary and Multiple Star Systems', ASP series, in press

    - Montalban, D'Antona, Mazzitelli:
    MODELLI STELLARI CON CONDIZIONI AL CONTORNO NON GRIGIE

    Completamento del calcolo e pubblicazione di modelli stellari di M<0.7Msun per la popolazione II, con condizioni al contorno non grigie. Stiamo completando questi set di modelli con i calcolo per M>0.6Msun, applicabili allo studio del turnoff e delle subgiganti degli ammassi globulari poveri di metalli. Per questo lavoro stiamo utilizzando condizioni al contorno atmosferiche tratte da griglie di modelli di atmosfera calcolati per noi da F. Kupka all'Universita` di Vienna, che comprendono un trattamento della convezione `Full Spectrum of Turbulence'. Questo studio e` un lavoro preparatorio alla comprensione dei diversi ruoli del modello convettivo nelle atmosfere e negli interni stellari, sia per quanto riguarda la struttura che le conversioni Teff - colori, ed e` indispensabile per arrivare ad una trattazione omogenea completa dei modelli dalla bassa sequenza principale alle giganti, necessaria per interpretare correttamente i dati oggi disponibili ed estesi su un vasto range di masse e stadi evolutivi (vedi, ad esempio, la review D'Antona 2000c). Il progetto e` stato sviluppato nell'ambito del progetto COFIN '99-'00 ``Dinamica ed Evoluzione Stellare negli Ammassi Globulari: Una sfida dell'attivita` e per la Nuova Strumentazione Astronomica'' (P.I. G. Piotto, Padova)
        - D'Antona F. 2000c:
    ``The HR diagram of globular clusters: theorist' view(s)" invited review in Proceedings of the 35th Liege International Astrophysics Colloquium, eds. Noels et al., Universite` de Li`ege, p. 433

        - Montalban, D'Antona, Mazzitelli 2000:
    ``Structure and evolution of low-mass Population II stars'', A&A, 360, 935
    pdf A&A file
        - Montalban, Kupka, D'Antona, Schmidt: 2000:
    ``Convection in the atmospheres and envelopes of turnoff and giant branch stars of globular clusters
    , in preparation

    - D'Antona, Maceroni, Mazzitelli, Testa, Speziali, Ventura:
    STUDIO TEORICO, INTERPRETATIVO E OSSERVATIVO DELLE STELLE MASSIVE DI `ASYMPTOTIC GIANT BRANCH' (AGB)

    Ricordiamo che su queste problematiche scientifiche, nei giorni 16-18 Settembre 1999 e` stato organizzato all'OAR il convegno internazionale ``The changes in abundances in asymptotic giant branch stars", con chair-persons del Comitato organizzatore Scientifico V. Caloi ed F. D'Antona.
    Il progetto teorico, parte principale del dottorato di Paolo Ventura, prevede la costruzione di una vasta griglia di modelli stellari di stelle di AGB che siano soggette ad `Hot Bottom Burning' alla base del loro inviluppo convettivo. In particolare si segue in dettaglio la produzione del Litio e la nucleosintesi fino all' O17. Il calcolo dei modelli viene effettuato con il programma ATON2.0 (Ventura et al. 1998) ed include una trattazione simultanea del mescolamento non istantaneo associato alle reazioni di fusione nucleare, indispensabile per seguire queste fasi, ed i cui primi risultati sono stati pubblicati in Mazzitelli et al. 1999. Un risultato importante recentemente conseguito e` stato quello di modellare la fase peculiare in cui una stella di AGB puo` mostrare contemporaneamente la presenza di Litio e Carbonio in atmosfera ( (Ventura et al. 1999). Quest'anno, dedicato allo studio dell'evoluzione AGB per le Nubi di Magellano, ha portato a calibrare la perdita di massa di queste stelle sulla base di constraint chimici. Un risultato collaterale e` che le stelle massicce di AGB non contribuiscono efficacemente alla produzione di litio galattico. L'evoluzione galattica del Litio e` studiata in collaborazione con F. Matteucci e D. Romano dell'Universita` di Trieste.
    L' HBB in AGB in funzione della massa stellare dipende sensibilmente dal trattamento (o meno) dell'overshooting nelle fasi evolutive precedenti. Per chiarificare tale processo abbiamo eseguito osservazioni spettroscopiche ad ESO-NTT (periodo ESO 65, PI D'Antona ) a media ed alta dispersione di un piccolo campione di stelle di ammassi della LMC. In queste stelle, la presenza o meno di Litio nella fotosfera (indicatore dell' HBB) puo` essere correlata ad indicatori diversi (e.g. la massa di turnoff dai modelli stellari con o senza overshooting) per verificare le proprieta` evolutive di queste stelle. I dati sono in corso di elaborazione (Maceroni, Testa e un laureando) e saranno presentati al congresso di Parigi `Cosmic Evolution' (Novembre 2000).
    P.Ventura ed M. Groenewegen (MPA Garching) stanno inoltre costruendo modelli di inviluppo circumstellare per le fasi avanzate dell'evoluzione di AGB, sulla base dei modelli stellari calcolati, in modo da predire i colori infrarossi ed ottenere una ulteriore base informativa per l'interpretazione delle osservazioni. Questi modelli serviranno inoltre a far luce sui dati osservativi acquisiti negli anni 1996-98. Una collaborazione tra Garcia Lario, D'Antona , Habing, Lub e Plez ha permesso infatti di scoprire una NUOVA CLASSE di stelle di AGB galattiche ( Garcia Lario et al. 1999): stelle con progenitori massicci e inviluppo esteso, periodi di variabilita' molto lunghi (>500giorni) sono ricche di Litio ma non presentano sovrabbondanze di elementi s. Si tratta quindi di una fase evolutiva in linea di principio diversa da quella delle AGBs ricche di Litio delle Nubi di Magellano. Queste AGB galattiche massicce verranno monitorate per la ricerca del periodo di pulsazione col del telescopio IR di Campo Imperatore, compatibilmente col tempo assegnato a questo progetto (Speziali et al.) e sono il soggetto di una proposta di osservazione di spettroscopia infrarossa con NICS al TNG (PI D'Antona ).
    Il terzo anno di dottorato di Paolo Ventura servira` ad approfondire la modellistica delle stelle al Carbonio.
    La modellistica teorica sviluppata da questi modelli per stelle di bassa metallicita` servira` come base allo studio dei problemi di autoinquinamento delle stelle degli ammassi globulari ( D'Antona, Ventura, in collaborazione con R. Gratton. Questo progetto viene previsto a supporto teorico del key project ESO di R. Gratton: ``Distances, Ages and Metal Abundances in Globular Clusters Dwarfs" al quale F.D'Antona partecipa.
        -Mazzitelli,I., D'Antona, F., Ventura, P. 1999
    "Full spectrum of turbulence convective mixing. II: Lithium production in AGB stars", A&A 348, 846

        - Mazzitelli, I., D'Antona, F., Ventura, P. & Zeppieri, A. 1999:
    "Coupling between diffusive mixing and nuclear reactions: production of lithium in massive AGBs" in ``Theory and tests of Convection in Stellar Structure", Granada, ASP Conf. Series, eds. A. Gimenez, E.F. Guinan & B. Montesinos, vol.173, 281
         Garcia Lario, P., D'Antona, F., Lub, J., Plez, B. & Habing, H.J. 1999:
    "Lithium and s-process enrichment inmassive galactic AGB stars" in IAU Symp. 191, ``Asymptotic Giant Branch Stars", Publ. A.S.P., p. 91
         Ventura, P., D'Antona, F., & Mazzitelli, I. 1999:
    "Modeling Lithium rich carbon stars in the Large Magellanic Cloud: an independent distance indicator?", ApJL, 524, L111 (pdf printed paper)
        -Ventura, P., D'Antona, F. Mazzitelli,I., 2000
    ``Lithium and mass loss in massive AGBs in the Large Magellanic Cloud", A&A, in press

        -Mazzitelli,I., D'Antona, F., Ventura, P. 2000
    Overshooting `from below' deep convective envelopes", in Proceedings of the workshop ``The changes in abundances in asymptotic giant branch stars", eds. F.D'Antona & R. Gallino, Mem.S.A.It., in press

        - Ventura, P. 2000
    Lithium production in AGB stars: tuning of mass loss based on LMC observations", in Proceedings of the workshop ``The changes in abundances in asymptotic giant branch stars", eds. F.D'Antona & R. Gallino, Mem.S.A.It., in press

        - D'Antona, F., Mazzitelli, I., Ventura, P. 2000
    Modelling Lithium rich carbon stars: a possible independent distance indicator for the LMC", in Proceedings of the workshop ``The changes in abundances in asymptotic giant branch stars", eds. F.D'Antona & R. Gallino, Mem.S.A.It., in press

    - Ventura, D'Antona, Tosi, Mazzitelli:
    TRACCE EVOLUTIVE ED ISOCRONE, OVERSHOOTING, NANE BIANCHE, AMMASSI APERTI

    Mappatura di modelli stellari da 0.6Msun a 7Msun per varie chimiche, mixing diffusivo (non istantaneo) con trattamento dell'overshooting autoconsistente col trattamento della convezione. I calcoli sono completati: resta da controllare i risultati, effettuare confronti base con le osservazioni, scrivere l'articolo e mettere in rete le tabelle. Alcune delle motivazioni che hanno portato a calcolare questi modelli sono contenute nella review di D'Antona (2000d). Nel 1999 abbiamo utilizzato modelli preliminari di questa serie per interpretare i dati di Hipparcos sulle stelle vicine (Caloi et al. 1999). Queste nuove griglie costituiranno la base di numerosi futuri lavori. In particolare li stiamo utilizzando per la datazione degli ammassi aperti la cui fotometria e` stata ottenuta al CFHT su progetto di Fahlman (coll. Richer, D'Antona, Marconi) per la ricerca di nane bianche e lo studio della relazione massa iniziale - massa finale. Inoltre, essi costituiranno il background per una presentazione su invito (D'Antona) al Simposio IAU "Extragalactic Star Clusters" di Pucon, Cile (marzo 2001).

        -D'Antona, F. 2000d:
    "Convection and light element evolution from pre-main sequence to the upper asymptotic giant branch", invited review at the Second "Three-Islands" Euroconference ``Stellar Clusters and Associations: Convection, Rotation, and Dynamos", Mondello (Palermo), May 1999 PASP Conf. Series, vol. 198, p.13
        -Pizzolato, N., Maggio, A., Micela, G., Sciortino, S., Ventura, P., D'Antona, F. 2000:
    ``Determination of convective turnover times in young stars" in "Stellar Clusters and Associations: Convection, Rotation and Dynamos", ASP Conf. Series, vol. 198, p.71
        -Richer, H., D'Antona, F., Durrell, P., Fahlman, G.G., Kalirai, J., Marconi, G. 2000:
    ``The CFHT Open Cluster Survey" AAS Meeting 196, #14.02
        - Caloi, V., Cardini, D., D'Antona, F., Badiali, M., Emanuele, A., Mazzitelli, I. 1999:
    "Kinematics and age of stellar populations in the solar neighborhood from Hipparcos data", A&A, 351, 925 : pdf A&A reprint
        - Cardini, D., Caloi, V., D'Antona, F., Badiali, M., Emanuele, A. 2000:
    "Kinematical behaviour of the local halo population from Hipparcos", in the 35th Liege International Astrophysics Colloquium, eds. Noels et al., Universite` de Li`ege, p. 395 (postscript file)

    - D'Antona, Burderi, Menna + collaboratori:
    EVOLUZIONE DI BINARIE CON UNA COMPONENTE STELLA DI NEUTRONI

    Il programma prevede di seguire in maniera autoconsistente l'evoluzione della binarie, in cui il trasferimento di massa della stella secondaria (studiato con il codice ATON 2B di D'Antona et al. 1989) provoca la variazione dello spin della stella compatta. Stiamo studiando al momento sistemi in cui la secondaria viene a contatto con il lobo di Roche in sequenza principale (caso A) o nell'evoluzione verso la fase di gigante (caso B). Abbiamo formulato un'ipotesi originale sulle cause della non esistenza di pulsar ai periodi di spin minimi previsiti dall'accrescimento, e contiamo di studiare i dettagli dell'evoluzione della nana biancha residua in questi sistemi.
    Questo e` il primo risultato di una prevista serie di lavori sull'evoluzione delle binarie compatte, che speriamo di poter proseguire nel corso dei prossimi anni se avremo a disposizione sufficiente man-power. Come programma `minimale' intendiamo affrontare il problema dello stadio evolutivo delle pulsar binarie negli ammassi globulari e l'evoluzione delle nane bianche di piccola massa resti di evoluzione in caso B. Si prevede inoltre un aggiornamento del codice di evoluzione di binarie, con il contributo di K. Schenker (Leicester) che sara` ospite dell'OAR nei mesi di novembre- dicembre 2000.

        -Burderi,L., Possenti, A., D'Antona, F. et al. 2000
    ``Where may ultra-fast rotating neutron stars be hidden?" in preparation

    - D'Antona + collaboratori esterni:
    RICERCA DI BROWN DWARF FREDDE AD ESO E TNG

    Il programma prevede l'acquisizione di immagini profonde in IR (J e K'), a copertura di un vasto campo, con NICS, ed il loro esame per trovare candidati brown dwarf di tipi spettrali L e T. La ricerca viene effettuata con L. Origlia e T. Oliva, ed ha gia` ottenuto tempo ESO per due anni consecutivi (P.I. D'Antona), ma le osservazioni infrarosse non sono mai state effettuate a causa del maltempo.
        -D'Antona, F., Oliva, E., Zeppieri, A. 1999:
    "The local density of methane brown dwarfs: observational and theoretical constraints" A&A, 352, 567 (file pdf)


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