Nucleosíntesis y pulsaciones en estrellas subenanas calientes y enanas blancas ricas en helio

Abstract

Las estrellas subenanas calientes (sdOB) son estrellas de baja masa (∼ 0.5 M) con temperaturas efectivas mayores a 22000 K. La mayoría de estas estrellas se encuentran fusionando helio en su interior, y presentan envolturas ricas en hidrógeno demasiado delgadas para sostener la fusión de hidrógeno en capas. Si bien la mayor parte de las sdOB presentan atmósferasricas en hidrógeno, una porción de estas estrellas presentan superficies deficientes en hidrógeno y ricas en helio (He-sdOB). El proceso de formación de este tipo de estrellas no está completamente entendido y probablemente no sea único. Al día de hoy hay dos escenarios evolutivos propuestos para explicar la existencia de las He-sdOB: la coalescencia de dos enanas blancas con núcleos de helio y la ocurrencia de un flash tardío del helio en estrellas que perdieron toda, o casi toda, su envoltura en la rama de las gigantes rojas (escenario de hot-flasher). Las estrellas He-sdOB presentan, además de su enriquecimiento en helio, otras peculiaridades en su composición química. Estudiar estas peculiaridades químicas, ayuda a entender cómo se formaron estas estrellas. En particular, algunas He-sdOB presentan enriquecimientos de elementos más pesados que el hierro. Se cree que estos elementos aparecen en las zonas de formación de líneas gracias a la acción de la presión de radiación. Sin embargo, tanto en la coalescencia de enanas blancas, como en el escenario de hot-flasher, podrían darse condiciones para la ocurrencia de procesos lentos de captura de neutrones, formando así elementos más pesados que el hierro en el interior estelar. Sin embargo, la posibilidad de que estos elementos se creen en el proceso de formación de las He-sdOBs no se encuentra estudiado. En esta Tesis estudiamos esta posibilidad en el escenario evolutivo de hot-flasher, así como también contrastamos abundacias químicas de elementos más livianos predichas por este escenario, con abundancias químicas observadas en estrellas He-sdOB. Para la realización de este estudio, realizamos cálculos detallados de la evolución estelar en el escenario hot-flasher con el código de evolución LPCODE, desarrollado en La Plata. Además, desarrollamos un nuevo código de post-procesado para el estudio detallado de la nucleosíntesis estelar. Otro aspecto interesante de las estrellas He-sdOB es que algunas se encuentran pulsando. El mecanismo de pulsación de estas estrellas no está aún entendido. En esta Tesis estudiamos también dos posibles mecanismos de excitación de pulsaciones en el escenario de hot-flasher, contrastando los resultados con las propiedades pulsacionales observadas en estas estrellas. Dichos mecanismos son el mecanismo , que actúa siempre que sucedan reacciones nucleares en el interior estelar, y el mecanismo estocástico, en el que las zonas convectivas excitan modos pulsacionales de gravedad en el interior estelar. Para el estudio de estos mecanismos, realizamos simulaciones detalladas de las pulsaciones estelares no radiales, adiabáticas y no adiabáticas, utilizando el código de pulsaciones estelares LP-PUL desarrollado en La Plata. El objetivo final de los estudios mencionados, es aportar al entendimiento de la historia evolutiva de las estrellas He-sdOB. En particular, encontramos que en el escenario de hot-flasher se dan las condiciones necesarias para la creación de procesos lentos de captura de neutrones, y que la cantidad de este tipo de reacciones que ocurren, depende del modelado de los procesos de mezcla en el interior estelar. También, encontramos que el mecanismo v0. Resumen estocástico es un buen candidato para explicar las pulsaciones en las estrellas He-sdOB. De confirmarse esto último, sería una demostración de que las estrellas de baja masa experimentan sub-flashes del helio, antes de su etapa de fusión de helio de manera estable. Posteriormente, estudiamos las propiedades pulsacionales de las estrellas enanas blancas deficientes en hidrógeno, que evolucionan a partir de estrellas He-sdOB en el escenario de hot-flasher. Comparamos sus propiedades pulsacionales con otro escenario evolutivo propuesto para las enanas blancas deficientes en hidrógeno, el de la ocurrencia de pulsos térmicos tardíos. En este estudio, caracterizamos el potencial de la astrosismología para poder distinguir entre los dos canales evolutivos mencionados. Finalmente, utilizamos nuestros modelos detallados de enanas blancas como laboratorio para estudiar la física de los axiones, un tipo hipotético de partículas fundamentales.