Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia

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A study of tidal and planetary waves in the American and African sectors
(2022-11-18) Fagundes, Paulo Roberto; Muella, Marcio Tadeu de Assis Honorato; Tardelli, Alexandre; Paulino, Ana Roberta da Silva; Lima, Lourivaldo Mota; Brown, Vera Yesutor Tsali; Pillat, Valdir Gil; São José dos Campos
Observed data were obtained from magnetometers measuring the horizontal field intensity H(nT) of the geomagnetic field in the American and African sectors. These magnetometers were located in São José dos Campos, Eusébio, and São Luís, in the American Sector and Tamanrasset, Hermanus, and Tsumeb in the African sector. The datasets were analyzed and periods relating to solar and lunar tidal oscillations were extracted using the least square fit method. Results showed the presence of solar tidal oscillations (diurnal, semidiurnal, and terdiurnal) and semidiurnal lunar tidal oscillations present in both sectors. The latitudinal response of the three solar tidal components at three stations to the sudden stratospheric warming (SSW) of 2018 was also studied. It was observed that the low latitude station nearest the geomagnetic equator presented enhancements in the three components during the event. However, an anomaly was observed in the semidiurnal lunar tide in the African sector which could not be explained. Furthermore, wavelike oscillations between 3 to 32 days and relating to planetary waves were observed in the geomagnetic field. These wavelike oscillations between 3 to 32 days were also seen in the virtual height (h ´F) of the ionosphere measured by ionosondes located at São José dos Campos and Araguatins in the American sector. PW results in the ?H were in good agreement with the F10.7 solar flux. Additionally, during the geomagnetic storm of September 7-11, 2017, ?H component Yariations in the American and African sectors (selected stations) showed different responses suggesting the presence of longitudinal dependence.
Absence of High Frequency Echoes From Ionosondes During the 23–25 April 2023 Geomagnetic Storm; What Happened?
(Advancing Earth and Space Sciences) Habarulema, John Bosco; Zhang, Yongliang; Matamba, Tshimangadzo; Lu, Gang; Katamzi‐Joseph, Zama; Fagundes, Paulo Roberto; Okoh, Daniel; Seemala, Gopi
We report an unusual event on absence of high frequency (HF) echoes in ionosonde observations from the ionospheric F2 region during the geomagnetic storm of 23–25 April 2023. This event was observed in both southern and northern hemispheres over two stations, Grahamstown (33.3°S, 26.5°E), South Africa and Pruhonice (50.0°N, 14.6°E), Czech Republic. Significant O/N2 depletion over the stations was observed by TIMED/GUVI, indicating a strong negative ionospheric storm. This is unique since absence of echoes in ionosonde measurements is usually due to strong radio absorption in the ionosphere associated with solar flares. However, there was no flare activity during the periods of “absent” F2 HF echoes. On the other hand, the ionosonde detected echoes from E‐layer. TIEGCM simulation reproduced TIMED/GUVI O/N2 depletion and showed that NmE was larger than NmF2 on dayside over Pruhonice. TIMED/GUVI O/N2 also showed a clear spatial gradient in the O/N2 depleted regions, suggesting F‐region ionosphere was tilted. By estimating the critical frequency of the F2 layer using GNSS observations, we have shown that it wasn't possible for the ionospheric electron density to reach depletion levels prohibiting reflection of HF echoes from ionosondes. We suggest that this phenomena may have been caused by either (a) maximum electron density of E layer exceeding that of F2 layer and/or (b) ionospheric tilting which made the signals to be reflected far away from the ionosonde locations.
Abundâncias químicas em galáxias Liner
(2023-09-28) Oliveira Junior, Celso Benedito de; Krabbe, Angela Cristina; Dors Junior, Oli Luiz; Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Riffel, Rogemar André; Gonçalves, Denise Rocha; São José dos Campos
Determinações de abundâncias químicas em galáxias são essenciais para o estudo da evo- lução química destes objetos, e, consequentemente, do próprio Universo. O método ampla- mente aceito para tal estudo é o chamado método-T𝑒, ou método direto. Tal método utiliza os valores de temperatura eletrônica do gás, obtido por meio das linhas aurorais, para de- rivar a metalicidade do objeto. Ocorre que as linhas aurorais são de difícil medição, uma vez que podem ser até 100 vezes menos intensas do que linhas H𝛽, por exemplo, o que dificulta ou até mesmo impossibilita o uso deste método. Quando não é possível a aplica- ção do método direto, pode-se empregar o chamado método indireto (ou calibrações) para estimar a metalicidade de determinado objeto. Existem na literatura inúmeros calibradores para regiões de formação estelar e alguns poucos destinados aos núcleos Seyfert 2. Por ou- tro lado, nenhum calibrador de metalicidade é encontrado para núcleos de baixa ionização: os chamados LINERs (Low Ionization Nuclear Emission Regions). Isso pode ser em decor- rência da incerteza quanto a fonte ionizante destes objetos. Apesar de comuns no Universo próximo, ocorrendo em cerca de 1/3 das galáxias de baixo redshift, as LINERs ainda são alvo de intenso debate quanto sua fonte ionizante. Neste trabalho, empregamos dados do survey MaNGA (Mapping Nearby Galaxies At Apache Observatory), compreendendo es- pectroscopia de campo integral no espectro ótico. Através dos dados observacionais de 43 LINERs e de modelos de fotoionização construídos utilizando o código CLOUDY, deriva- mos duas calibrações para determinação de metalicidade em núcleos LINER, empregando os índices 𝑁2 e 𝑂3𝑁2. Nossos resultados mostram que a abundância das LINERs anali- sadas variam entre 8.48 ≤ 12 + log(O/H) ≤ 8.84. Adicionalmente, estimamos a metali- cidade destes núcleos LINERs através do método de extrapolação do gradiente radial de metalicidade, obtendo boa concordância entre os valores obtidos por este método e pelas calibrações propostas. Ainda, por meio dos modelos construídos foi possível derivar uma calibração para determinação do parâmetro de ionização e a razão de linha [O III]/[O II]. Também por meio de modelos de fotoionização detalhados pode-se derivar a abundância de nitrogênio destes núcleos variando entre 7.6 ≤ 12 + log(N/H) ≤ 8.5 e, ainda, derivou-se uma calibração relacionando a abundância de oxigênio e a abundância de nitrogênio em núcleos LINERs.
AGN feedback and star formation in the peculiar galaxy NGC 232: insights from VLT-MUSE observations
(Royal Astronomical Society) Souza, José Henrique Costa; Riffel, Rogemar André; Dors Junior, Oli Luiz; Riffel, Rogério; Poppe, Paulo César da Rocha
We use VLT-MUSE integral field unit data to study the ionized gas physical properties and kinematics as well as the stellar populations of the Seyfert 2 galaxy NGC 232 as an opportunity to understand the role of AGN feedback on star formation. The data cover a field of view of 60 × 60 arcsec2 at a spatial resolution of ∼850 pc. The emission-line profiles have been fitted with two Gaussian components, one associated to the emission of the gas in the disc and the other due to a bi-conical outflow. The spectral synthesis suggests a predominantly old stellar population with ages exceeding 2 Gyr, with the largest contributions seen at the nucleus and decreasing outwards. Meanwhile, the young and intermediate age stellar populations exhibit a positive gradient with increasing radius and a circum-nuclear star-forming ring with radius of ∼0.5 kpc traced by stars younger than 20 Myr, is observed. This, along with the fact that AGN and SF dominated regions present similar gaseous oxygen abundances, suggests a shared reservoir feeding both star formation and the AGN. We have estimated a maximum outflow rate in ionized gas of ∼1.26 M yr−1 observed at a distance of ∼560 pc from the nucleus. The corresponding maximum kinetic power of the outflow is ∼3.4 × 1041 erg s−1. This released energy could be sufficient to suppress star formation within the ionization cone, as evidenced by the lower star formation rates observed in this region.
Ahead-of-Tsunami magnetic disturbance detection using intrinsic mode functions: Tohoku-Oki earthquake case study
(Springer Nature Link) Oliveira, Virgínia Klausner de; Macedo, Humberto Gimenes; Prestes, Alan
We document magnetic disturbances that occurred during the Tohoku-Oki tsunami of 11 March 2011 using empirical mode decomposition (EMD) in a dataset derived from a network of ground-based magnetometers (INTERMAGNET and GIS). The disturbances, obtained by filtering the magnetic field data using the first intrinsic mode function (IMF1) of EMD, propagate ahead of the tsunami at a speed in the range of 600–1.6 km/s. They also appear 3 min (near-field) to 2 h (far-field) earlier than the tsunami arrival at the magnetic observatories. We refer to these distur- bances as ahead-of-tsunami magnetic disturbances (ATMDs). A comparison with seismometer data shows them arriving 10 min after the arrival of Rayleigh waves. Their association with both seismogenic and tsunamigenic processes is discussed, and it is argued that the tsunamigenic process can well explain the magnetic disturbance propagation characteristics at the far-field. At near- field, the ATMDs are the coseismic magnetic signatures mainly driven by surface Rayleigh waves. Monitoring these ATMDs can be extremely useful for the early warning of the tsunami.
Análise da candidata a polar CRTS J035758.7+102943 com múltiplas técnicas observacionais
(2022-02-23) Oliveira, Alexandre Soares de; Krabbe, Angela Cristina; Bruch, Albert Josef Rudolf; Souza, Diego Carvalho de; São José dos Campos
Nesse trabalho apresentamos os resultados do estudo observacional da candidata a variável cataclísmica magnética do tipo polar CRTS J035758.7+102943 (CSS0357+10), com dados de espectroscopia, fotometria, e polarimetria, obtidos nos observatórios SOAR, OPD, e no telescópio espacial TESS. O espectro médio é dominado por linhas de emissão, principalmente linhas Balmer e HeII 4686 Å , com essa última quase tão intensa quanto H—. Nossos dados espectroscópicos mostraram curvas de velocidade radial típicas de polares, revelando perfis de linhas variáveis com mais de um componente. O ajuste feito nas linhas mais proeminentes identificou duas componentes, uma com semi-amplitude de 720 km s ?1 , e a outra com 270 km s ?1 . Uma das componentes possui um redshift máximo próximo a „ ¥ 0,3, enquanto na outra esse ponto se encontra a „ ¥ 0,5, evidência de que cada uma delas tem ori- gem em locais distintos do sistema. A análise polarimétrica mostrou que o sistema possui uma grande fração de luz circularmente polarizada, chegando a um máximo de ¥ 40% no filtro V, e ¥ 30% no R e I, classificando-a definitivamente como po- lar. A curva de luz possui uma modulação com amplitude de ¥ 0,75 mag, com seu mínimo coincidindo com máximo da curva de polarização circular, indicando que nossa linha de visada está ao longo do campo magnético, e seu máximo com o mí- nimo da polarização circular, momento em que o campo magnético está paralelo ao plano do céu. Na busca de períodos, foi usada a técnica Lomb-Scargle aplicada a várias combinações de grupos de dados, resultando em um período de 0,0791810(8) dias, reduzindo em 20% a incerteza do período publicado na literatura. Em suma, pode-se concluir que o sistema CSS0357+10, é de fato uma mVC do tipo polar com período ligeiramente abaixo do period gap.
Análise das velocidades do padrão de barras em simulações de galáxias espirais pelo método de Tremaine-Weinberg
(2025-02-28) Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Peruari, Ivânio; Villamizar, Nelson Vera; Oliveira, Alexandre Soares de; Stecchini, Paulo Eduardo Freire; Andrade, Stephanie Moraes de; São José dos Campos
O estudo da dinâmica de barras em galáxias espirais barradas é essencial para compreender sua evolução estrutural e a redistribuição de momento angular nesses sistemas. Neste trabalho, é aplicado o método de Tremaine-Weinberg em modelos de simulações numéricas de N-corpos para estimar a velocidade do padrão (Ωp) da barra de galáxias espirais e investigar como diferentes inclinações da galáxia e variações na distribuição de massa afetam essa estimativa. A partir das simulações de N-corpos e da análise de duas galáxias distintas, é possível obter uma comparação detalhada sobre a evolução da barra e sua desaceleração ao longo do tempo. Os resultados indicam que o método fornece estimativas confiáveis de Ωp, mas sua precisão é influenciada pela inclinação da galáxia e pela escolha dos traçadores. No Modelo 1, o valor conhecido de Ωp, para o tempo de 1,45 bilhões de anos, é de 33 km/s/kpc , com uma margem de erro de }3 km/s/kpc, e foram encontrados os valores de 23 km/s/kpc }4 km/s/kpc para a inclinação de 20°, 28 km/s/kpc }2 km/s/kpc para 40° e 25 km/s/kpc }4 km/s/kpc para 60°, evidenciando a hipótese de que a inclinação é um fator importante a se considerar ao realizar as análises. Para o tempo de 3 bilhões de anos, ainda do Modelo 1, o valor conhecido de Ωp é de 29 km/s/kpc, com uma margem de erro de }3 km/s/kpc, e foram encontrados valores de 24 km/s/kpc }4 km/s/kpc para 20°, 26 km/s/kpc }3 km/s/kpc para 40°, 25 km/s/kpc }3 km/s/kpc para 60° e 20 km/s/kpc }8 km/s/kpc para 80°. Já no Modelo 2, foi utilizado o tempo de 1,73 bilhões de anos, e o valor conhecido de Ωp é de 64 km/s/kpc, com uma margem de erro de }3 km/s/kpc, através das análises os valores encontrados foram de -64 km/s/kpc }2 km/s/kpc para a inclinação de 20°, -63 km/s/kpc }3 km/s/kpc para 40°, -47 km/s/kpc }6 km/s/kpc para 60° e -26 km/s/kpc }12 km/s/kpc para 80°. Além disso, observou-se uma tendência de desaceleração da barra nos dois modelos, mas no Modelo 2, Ωp diminuiu de 120 km/s/kpc nos estágios iniciais para 60 km/s/kpc, indicando a transferência de momento angular da barra para o disco e o halo. Este estudo trouxe uma contribuição importante ao avaliar o impacto da inclinação na aplicação do método de Tremaine-Weinberg, permitindo uma análise detalhada das limitações da técnica em diferentes configurações geométricas. Os resultados reforçam a importância do método de Tremaine-Weinberg na análise da dinâmica de barras galácticas e sua aplicabilidade tanto em simulações numéricas quanto em observações astronômicas, contribuindo para a compreensão da evolução dessas estruturas no contexto da astrofísica extragaláctica.
Análise de componentes principais aplicada à dendrocronologia
Silva, Daniela Oliveira da; Oliveira, Virgínia Klausner de; Prestes, Alan; Macedo, Humberto Gimenes
Análise de estruturas de galáxias espirais grand design via Séries e Transformadas de Fourier
(2023-02-28) Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Oliveira, Virgínia Klausner de; Hernandez-Jimenez, José Andrés; Puerari, Ivânio; Vera-Villamizar, Nelson; Costa, Stella Faria; Caritá, Lucas Antonio; São José dos Campos
Utilizando imagens do DESI Legacy Imaging Survey nas bandas g, r e z, foi realizada uma análise das estruturas espirais das galáxias IC 4566, NGC 768 e IC 1256. O objetivo deste trabalho é aplicar as Transformadas de Fourier unidimensional e bidimensional para análise das estruturas presentes em galáxias espirais grand design. Para isso, foram criados programas em P YTHON para implementação dos métodos, realizados testes com espirais teóricas e galáxias estudadas em outros trabalhos e assim, feita a aplicação nas três galáxias. Primeiramente, aplicamos a Série e a Transformada de Fourier bidimensional para determinação das componentes pmq dominantes em cada uma das estruturas espirais, além da medição do pitch angle a de cada modo. Em seguida, foi implementada a Transformada de Fourier unidimensional para determinação da ressonância de corrotação. Como resultado, IC 1256 apresentou como modo dominante m ? 3 e |a| « 21.8 , e as galáxias IC 4566 e NGC 768, m ? 2 com |a| « 16.9 e |a| « 18.9 , respectivamente. Com relação à ressonância de corrotação, para IC 4566 determinamos que o caráter do padrão espiral é trailing com raio de corrotação em 7.8 kpc e leading em 16 kpc; para NGC 768 o caráter do padrão é trailing e o raio de corrotação está em 15 kpc . Os métodos apresentam boa caracterização das estruturas espirais de galáxias grand design e os valores obtidos para o pitch angle aproximam-se de valores apresentados em outros estudos e técnicas.
Análise observacional das Variáveis Cataclísmicas magnéticas CRTS J022732.9+130617, RX J0525.3+2413 e CRTS MLS101203 J045625+182634
(2024-09-24) Oliveira, Alexandre Soares de; Stecchini, Paulo Eduardo Freire; D'Amico, Flavio; Prado, Roger do; São José dos Campos
Este estudo teve como objetivo a análise observacional das variáveis cataclís- micas magnéticas CRTS J022732.9+130617, RX J0525.3+2413 e CRTS MLS101203 J045625+182634, utilizando uma combinação de múltiplas técnicas observacionais, incluindo dados de fotometria com o telescópio TESS, espectroscopia com o telescó- pio SOAR e polarimetria com o de 1,6 m do OPD. Para CRTS J022732.9+130617 o diagrama O-C, construído com instantes de eclipses obtidos dos dados TESS acres- centados a instantes obtidos da literatura, permitiu refinar a efeméride publicada e reduzir a incerteza do período orbital por um fator 7. As curvas de velocidades radiais obtidas da série temporal de espectros apresentam semi-amplitudes típicas de polares e um período espectroscópico igual ao período obtido fotometricamente. A polarimetria revelou polarização circular modulada com o período orbital, vari- ando entre -12% e 6%, e polarização linear entre 5% e 10%. A RX J0525.3+2413, por sua vez, é uma candidata a variável cataclísmica magnética com período or- bital desconhecido. As análises de periodicidades nos dados do survey fotométrico CRTS e do TESS não revelaram o período orbital. O espectro de potências dos dados de alta resolução temporal do setor 71 do TESS mostrou um pico em 226,32 s que consideramos uma detecção limítrofe do período de rotação da anã branca, que foi reportado na literatura apenas em raios-X. As curvas de velocidades radi- ais não apresentaram modulações significativas e nem permitiram a determinação do período orbital. Uma análise de dados públicos de raios-X do satélite NuSTAR revelou um pico em 0,0044 Hz (226,4 s) nos dados entre 5 e 12 keV, coincidente com o período de rotação da anã branca reportado na literatura, confirmando sua natureza como polar intermediária. Os dados de polarimetria não apresentaram qualidade suficiente para confirmar a presença de polarização circular ou linear. No estudo da candidata a polar MLS101203 J045625+182634, os dados TESS confir- maram o candidato a período orbital da literatura, obtido nos dados do CRTS. A série temporal de espectros confirma o período orbital e mostra sinais da estrela secundária. Concluímos que este objeto é uma polar dentro do intervalo de períodos das variáveis cataclísmicas, observada em baixo estado de acresção de matéria.
Analysis of Y-component of geomagnetic field and SYM-H Index using wavelet multiresolution analysis
(Springer Nature Link) Sapkota, Santosh; Saurav, Sarup Khadka; Gautam, Sabin; Karki, Monika; Adhikari, Binod; Mishra, Roshan Kumar; Oliveira, Virgínia Klausner de; Dhungana, Beni Madhav
Electrodynamical coupling between the solar wind’s plasma and the Earth’s magnetosphere cre- ates geomagnetic disturbances recorded on the ground. This work analyzes the Y-component of the geomag- netic field during two geomagnetic storms and compares it to the solar quiet days. The magnetogram data recorded on low latitude stations are used for the study. We investigated the correlation of the Y-component with geomagnetic index SYM-H using wavelet multiresolution analysis. We have used solar wind velocity, pressure, and interplanetary magnetic fields (By and Bz) to know the interplanetary structure for the selected duration. We found a positive correlation between Y-component and the SYM-H index for both events. The magnitude of the Y-component was significantly reduced during the main phase in comparison to the quiet days. Further, variation of solar wind parameters indicated geomagnetic storms are guided by the prolonged southward IMF-Bz component and highly fluctuated IMF-By component. This work connects the inter- planetary plasma parameters to the storm-time geomagnetic variations.
Application of wavelet for seismic wave analysis in Kathmandu Valley after the 2015 Gorkha earthquake, Nepal
(Springer Open) Adhikari, Binod; Dahal, Subodh; Karki, Monika; Mishra, Roshan Kumar; Dahal, Ranjan Kumar; Sasmal, Sudipta; Klausner, Virginia
In this paper, we estimate the seismogenic energy during the Nepal Earthquake (25 April 2015) and studied the ground motion time-frequency characteristics in Kathmandu valley. The idea to analyze time-frequency characteristic of seismogenic energy signal is based on wavelet transform which we employed here. Wavelet transform has been used as a powerful signal analysis tools in various fields like compression, time-frequency analysis, earthquake parameter determination, climate studies, etc. This technique is particularly suitable for non-stationary signal. It is well recognized that the earthquake ground motion is a non-stationary random process. In order to characterize a non-stationary random process, it is required immeasurable samples in the mathematical sense. The wavelet transformation procedures that we follow here helps in random analyses of linear and non-linear structural systems, which are subjected to earthquake ground motion. The manners of seismic ground motion are characterized through wavelet coefficients associated to these signals. Both continuous wavelet transform (CWT) and discrete wavelet transform (DWT) techniques are applied to study ground motion in Kathmandu Valley in horizontal and vertical directions. These techniques help to point out the long-period ground motion with site response. We found that the long-period ground motions have enough power for structural damage. Comparing both the horizontal and the vertical motion, we observed that the most of the high amplitude signals are associated with the vertical motion: the high energy is released in that direction. It is found that the seismic energy is damped soon after the main event; however the period of damping is different. This can be seen on DWT curve where square wavelet coefficient is high at the time of aftershock and the value decrease with time. In other words, it is mostly associated with the arrival of Rayleigh waves. We concluded that long-period ground motions should be studied by earthquake engineers in order to avoid structural damage during the earthquake. Hence, by using wavelet technique we can specify the vulnerability of seismically active region and local topological features out there.
Assessing the effects of a minor CIR‐HSS geomagnetic storm on the brazilian low‐latitude ionosphere: ground and space‐based observations
(Advancing Earth and Space Sciences) Chingarandi, Frank Simbarashe; Cândido, Claudia Maria Nicoli; Guedes, Fabio Becker; Jonah, Olusegun Folarin; Santos, Stella Pires Moraes; Klausner, Virgínia; Osanyin, Taiwo Olusayo
This paper investigates the effects of a minor G1 Co-rotating Interaction Region (CIR)/High-Speed Stream (HSS)-driven geomagnetic storm that occurred on (13–14 October 2018), during deep solar minimum. We used simultaneous observations from multiple instruments, namely; ground-based Global Navigation Satellite Systems (GNSS) receivers, a Digisonde, ground magnetometers, and space-based observations from the National Aeronautics and Space Administration Global-scale Observations of Limb and Disk (GOLD) and SWARM missions. This study presents a detailed picture of the low-latitude ionosphere response over the Brazilian sector during a minor storm. Our results showed that the minor CIR/HSS-driven storm caused a positive ionospheric storm of over ∼20 TECU in magnitude. For the first time, periodic post-sunset irregularities and Equatorial Plasma Bubbles, equatorial plasma bubbles, were analyzed using GOLD FUV OI 135.6 nm emission, Total Electron Content (TEC) maps, Rate of TEC index, ROTI, and TEC gradients. Fluctuations in the interplanetary magnetic field Bz and changes in the thermospheric column density ratio (∑O/N2) are discussed as the main sources of ionospheric changes during the storm. This paper highlights the importance of monitoring and understanding the impact of Sun-Earth interactions and provides insight into the behavior of the low-latitude ionosphere during minor geomagnetic storms.
Atualização e modernização do circuito de síntese de frequência do BDA (Brazilian Decimetric Array)
(2023-10-04) Machado, Telmo Claudinei; Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Oliveira, Alexandre Soares de; Fagundes, Paulo Roberto; Fernandes, Francisco Carlos Rocha; Souza, Carlos Alexandre Wuensche de; São José dos Campos
A maioria dos eventos solares energéticos, como explosões solares (flares) e eje-ções de massa coronal (CMEs), têm origem na energia magnética acumulada na atmosfera solar, especialmente em regiões ativas. Porém, ainda é necessário estu-dar melhor os mecanismos de acumulação, liberação e transporte, que pode ser feito por diversos instrumentos, em solo ou no espaço. Investigar o Sol em faixas espectrais não ópticas ou de rádio requer a colocação de instrumentos em órbita para evitar o bloqueio atmosférico terrestre nessas bandas, gerando custos subs-tanciais. Assim, uma alternativa menos onerosa foi sugerida: criação, instalação, supervisão e operação de instrumentos em terra, principalmente nas faixas óptica e de rádio. O interferômetro rádio, chamado de Brazilian Decimetric Array (BDA), foi proposto para realizar investigações de fenômenos solares (como flares e CMEs, auxiliando em suas previsões) assim como investigações galácticas e extragalácti-cas. Além da redução de custos, essa alternativa permite monitoramento da evolu-ção das emissões em rádio desde a liberação. Por exemplo, em observações de CME com coronógrafos (como LASCO), a localização, do ponto de target não pode ser obtida. Outras observações são complementares e importantes, como as inter-ferométricas em rádio. Um interferômetro rádio é um instrumento que combina si-nais de dois ou mais elementos, compostos de antenas, e os respectivos recepto-res, para criar uma imagem em rádio mais detalhada do objeto observado. Consi-derando que um radiotelescópio sozinho não gera imagens, dois (ou mais) podem gerar imagens, com melhor ou pior resolução, dependendo das linhas de base e cobertura do plano UV. Para frequências relativamente altas (f > 1 GHz), são em-pregados receptores super-heteródinos, projetados para converter sinais das fre-quências altas para as mais baixas, a fim de permitir o transporte do sinal pelos cabos e componentes do receptor com baixa perda e mantendo coerência de fase, o que permite a detecção, armazenamento e processamento do sinal. O interferô-metro rádio é composto por vários radiotelescópios, sendo um instrumento comple-xo, podendo envolver mais etapas de conversão de frequência ao longo das eta-pas para estabilidade do sinal, principalmente em fase. Em um interferômetro, o ajuste de frequência de cada receptor consome muito tempo. Para agilizar, minimi-zar perdas e maximizar a estabilidade do sinal, foi concebida a automatização da síntese de frequência dos receptores do BDA. Este desenvolvimento pioneiro em-prega microcontrolador de baixo custo junto com circuitos convencionais. É uma tecnologia desenvolvida na própria instituição, a partir de competência existente, implicando significativa redução de custos. Neste trabalho, são apresentados o no-vo circuito da síntese de frequências, as características do hardware e do software, assim como parâmetros de ajuste e controle, resultados de testes de bancada e de validação operacional.
Avaliação de forçantes geofísicas e climáticas em dados dendrocronológicos utilizando a análise de componentes principais
(2020-01-31) Prestes, Alan; Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Fernandes, Francisco Carlos Rocha; Echer, Mariza Pereira de Souza; Vieira, Luis Eduardo Antunes; Silva, Daniela Oliveira da; Oliveira, Virgínia Klausner de; São José dos Campos
As árvores para se desenvolverem dependem de fatores internos, fatores biológicos, e de fatores externos, fatores ambientais. Fatores biológicos determinam a tendência natural de crescimento da espécie, enquanto os fatores ambientais, como por exemplo a temperatura e a precipitação, influenciam no maior ou menor crescimento dependendo das condições serem favoráveis ou não, ou seja, um meio desfavorável reduz o crescimento, pois ele interfere em diversos processos fisiológicos essenciais. Assim, informações sobre essas variáveis são conservadas em seus anéis de crescimento. O Sol é um dos principais fatores que influenciam neste desenvolvimento, proporcionando a possibilidade da árvore realizar fotossíntese, e por sua influência na temperatura atmosférica. Devido a essa influência direta e indireta, podemos utilizar as árvores como um registro natural da relação Sol-Terra-Clima, avaliando séries temporais dos anéis de crescimento de árvores. Assim, utilizou-se amostras da espécie imbuia, (Ocotea porosa (Nees & Mart) Barroso), coletadas na cidade de General Carneiro, região Sudeste do Estado do Paraná (26º24’01 25"S 51º24’03 91"O), Brasil, para estudar a condições ambientais no passado desta região. As amostras selecionadas para este estudo foram obtidas por meio de Análise de Clusters, que classifica objetos (amostras) com base em suas semelhanças. Com a finalidade de obter melhores resultados, aplicou-se nas séries dendrocronológicas de imbuia o método estatístico Análise de Componentes Principais (Principal Component Analysis - PCA) para analisar os dados obtidos a partir da Análise de Clusters. Estudo este realizado com auxílio do Software Matlab, onde executou-se o cálculo das Componentes Principais (PC). Obtidas as PCs, reconstruiu-se as séries sem a 1ª PC, sendo esta uma estimativa da tendência que melhor representa o crescimento natural de todas as árvores do local. Esta remoção, junto com a criação de uma série dendrocronológica média, faz-se necessária para maximizar os sinais dos fatores climáticos/geofísicos, que influenciaram no desenvolvimento das árvores. Os resultados obtidos pelo método de análise por PCA foram comparados com resultados obtidos em outro estudo das mesmas amostras, que utilizou o método de ajuste de curva polinomial (ACP) para representar a tendência de crescimento de cada árvore, desta forma, validouse a PCA como ferramenta para modelar a tendência de crescimento das árvores. O estudo dendroclimático foi realizado a partir de séries de precipitação e temperatura de reanálise obtidas em estações próximas ao local de estudo. Calculou-se a correlação de Pearson e sua significância entre a série dendrocronológica média e as séries climáticas anuais, mensais, e por estações. Os resultados obtidos mostram que as amostras da espécie imbuia do local de estudo tem estreita relação com a precipitação, apresentando melhor desenvolvimento durante as estações de primavera e verão. A partir desta conclusão, foi realizada a reconstrução dos padrões de precipitação para o local, utilizando a série de precipitação primavera-verão com a série dendrocronológica média, por meio do método de Análise de Componentes Principais e pelo método de Regressão Linear. A correlação entre as séries reconstruidas com a série de precipitação da primavera-verão, durante os anos em que ambas as séries coexistem, deram os valores de 61,97% para a reconstrução da PCA e 39,45%, para a reconstrução da Regressão Linear. Já a correlação entre ambas as séries reconstruídas apresentou uma correlação de 91,02%. Com os resultados apresentados pela PCA para a obtenção da Série Dendrocronológicas Média na reconstrução da precipitação, mostra que este método estatístico pode ser utilizado em todos os passos de análise de um estudo dendrocronológico/dendroclimático.
Breaking the Degeneracy in Magnetic Cataclysmic Variable X-Ray Spectral Modeling Using X-Ray Light Curves
(IOP science) Belloni, Diogo; Rodrigues, Claudia Vilega; Schreiber, Matthias R.; Castro, Manuel; Costa, Joaquim Eduardo Rezende; Hayashi, Takayuki; Lima, Isabel de Jesus; Luna, Gerardo Juan Manuel; Martins, Murilo; Oliveira, Alexandre Soares de; Parsons, Steven G.; Silva, Karleyne Medeiros Gomes da; Stecchini, Paulo Eduardo; Stuchi, Teresa de Jesus; Zorotovic, Monica
We present an analysis of mock X-ray spectra and light curves of magnetic cataclysmic variables using an upgraded version of the 3D cyclops code. This 3D representation of the accretion flow allows us to properly model total and partial occultation of the postshock region by the white dwarf as well as the modulation of the X-ray light curves due to the phase-dependent extinction of the preshock region. We carried out detailed postshock region modeling in a four-dimensional parameter space by varying the white dwarf mass and magnetic field strength as well as the magnetosphere radius and the specific accretion rate. To calculate the postshock region temperature and density profiles, we assumed equipartition between ions and electrons; took into account the white dwarf gravitational potential, the finite size of the magnetosphere, and a dipole-like magnetic field geometry; and considered cooling by both bremsstrahlung and cyclotron radiative processes. By investigating the impact of the parameters on the resulting X-ray continuum spectra, we show that there is an inevitable degeneracy in the four-dimensional parameter space investigated here, which compromises X-ray continuum spectral fitting strategies and can lead to incorrect parameter estimates. However, the inclusion of X-ray light curves in different energy ranges can break this degeneracy, and it therefore remains, in principle, possible to use X-ray data to derive fundamental parameters of magnetic cataclysmic variables, which represents an essential step toward understanding their formation and evolution.
Calibration-based abundances in the interstellar gas of galaxies from slit and IFU spectra
(EDP Sciences) Pilyugin, Leonid; Lara-López, Maritza A.; Vílchez, Jose M.; Duarte Puertas, Salvador; Zinchenko, Igor; Dors Junior, Oli Luiz
In this work, we make use of available integral field unit (IFU) spectroscopy and slit spectra of several nearby galaxies. The pre- existing empirical R and S calibrations for abundance determinations are constructed using a sample of H ii regions with high- quality slit spectra. In this paper, we test the applicability of those calibrations to the IFU spectra. We estimate the calibration-based abundances obtained using both the IFU and the slit spectroscopy for eight nearby galaxies. The median values of the slit and IFU spectra-based abundances in bins of 0.1 in fractional radius Rg (normalised to the optical radius R25) of a galaxy are determined and compared. We find that the IFU and the slit spectra-based abundances obtained through the R calibration are close to each other; the mean value of the differences of abundances is 0.005 dex, and the scatter in the differences is 0.037 dex for 38 datapoints. The S calibration can produce systematically underestimated values of the IFU spectra-based abundances at high metallicities (12 + log(O/H) 􏰅8.55); the mean value of the differences is −0.059 dex for 21 datapoints, while at lower metallicities the mean value of the differences is −0.018 dex and the scatter is 0.045 dex for 36 data points. This provides evidence that the R calibration produces more consistent abundance estimations between the slit and the IFU spectra than the S calibration. We find that the same calibration can produce close estimations of the abundances using IFU spectra obtained with different spatial resolution and different spatial samplings. This is in line with the recent finding that the contribution of the diffuse ionised gas to the large-aperture spectra of H ii regions has a secondary effect.
Caracterização e Modelagem das Camadas E-Esporádicas (Es) em Estações de Baixa-Latitude no Setor Brasileiro
(2023-06-02) Fontes Neto, Pedro Alves; Muella, Marcio Tadeu de Assis Honorato; Ojeda González, Arian; Pillat, Valdir Gil; Lima, Lourivaldo Mota; Moro, Juliano; Chagas, Láysa Cristina Araujo Resende; São José dos Campos
As camadas E-esporádicas (Es) são finas e densas camadas com alta ionização observadas entre cerca de 100 e 140 km de altitude na região E. A formação das camadas Es em baixas latitudes estão associadas, principalmente, ao fenômeno de cisalhamento dos ventos neutros. Com esse mecanismo, os íons moleculares e metálicos são impulsionados a convergirem para um ponto onde as velocidades das componentes dos ventos são nulas. As componentes diurna, semidiurna e terdiurna das marés atmosféricas são forçantes importantes para potencializar o mecanismo de cisalhamento de vento nas regiões de baixa latitudes. Além disso, as perturbações nas ondas planetárias (PWs) causadas por eventos de aquecimento súbito da estratosfera (SSW) podem provocar interação não linear entre as marés e essas PWs, alterando a dinâmica da mesosfera e termosfera inferior (MLT), causando modificações nas camadas Es. Neste trabalho de pesquisa foram realizados três estudos. O primeiro estudo analisou a relação entre a ocorrência das camadas Es com o ciclo de atividade solar. Para isso, empregou-se dados das ionossondas de Palmas (PAL, 10,17° S; 48,33° W; dip lat. -7,31?) e São José dos Campos (SJC, 23,18º S; 45,89º W; dip lat. -19,35º). No segundo estudo, investigou-se o efeito da maré terdiurna na ocorrência/formação das camadas Es observadas sobre PAL. Nestes dois primeiros estudos foram empregados dados coletados entre dezembro/2008 e novembro/2009, e entre dezembro/2013 e novembro/2014. Além disso, dados de radar meteórico e simulações obtidas do Modelo Ionosférico da Região E (MIRE) foram utilizados para se investigar o efeito da maré terdiurna sobre o perfil de densidade eletrônica da camada Es. Finalmente, em um terceiro estudo, pesquisou-se o efeito de três eventos de SSW ocorridos no hemisfério Norte sobre a influência na dinâmica das camadas Es no hemisfério Sul, especificamente nas latitudes de Araguatins (ARA, 5,65º S; 48,12º W; dip lat. -5,44º) e SJC. Foram analisados os eventos de SSW ocorridos no hemisfério Norte durante o inverno de 2018, de 2018/2019 e de 2020/2021. Os resultados dos estudos mostraram, primeiramente, uma anticorrelação entre a ocorrência das camadas Es com a atividade solar sobre PAL e SJC. Porém, a anticorrelação não foi evidente no período noturno do inverno em ambas as localidades. Os demais períodos sazonais apresentaram uma anticorrelação tanto no período diurno quanto noturno, mais expressivamente em SJC que em PAL. Os resultados mostraram também que a modulação em amplitude da maré terdiurna estão presentes nas taxas de ocorrência das camadas Es durante todos os períodos sazonais. Além disso, os resultados de simulações da densidade eletrônica das camadas Es concordaram melhor com as medidas quando a componente da maré terdiurna foi inserida no modelo. Por fim, foi observado que ocorreu um aumento expressivo das frequências de topo (ftEs) e das densidades das camadas Es durante os eventos de SSW analisados, com resultados mais significativos para a estação de ARA que está mais próxima do equador, do que para a estação de baixa latitude de SJC.
Caracterização geométrica de nuvens magnéticas interplanetárias por meio de experimentos computacionais
(2021-04-01) Ojeda González, Arian; Prestes, Alan; Oliveira, Virgínia Klausner de; Echer, Ezequiel; Silva, Marlos Rockenbach da; Oliveira, Rosemeire Aparecida Rosa; Pillat, Valdir Gil; São José dos Campos
Nuvens Magnéticas constituem de um caso particular das Ejeções de Massa Coronais Interplanetárias que são observadas no vento solar por diferentes satélites e apresentam características peculiares usadas em sua identificação. Esses eventos podem ser modelados analiticamente pelo modelo livre de força como um cilindro infinito, também chamado tubo de fluxo. Para encontrar a orientação do eixo do cilindro, o método da mínima variância (MVA) é aplicado em observações do campo magnético interplanetário. O MVA é um problema clássico de autovalores e autovetores que transforma dados medidos in situ em um novo sistema de coordenadas bidimensional, representando a melhor seção transversal possível do cilindro proposto pelo modelo livre de força. A aplicabilidade do MVA é tradicionalmente definida de acordo com relações entre os autovalores. No entanto, as regras de degeneração existentes na literatura são baseadas em estatísticas de erros. Além disso, os autovetores associados a estes autovalores, determinam a direção do eixo da nuvem magnética. Nesse sentido, o cálculo dos ângulos, os planos de máxima e de mínima variância e o tipo de tubo de fluxo desse novo sistema de coordenadas fica comprometido, uma vez que o método não especifica a orientação do eixo. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é relacionar o MVA e o modelo livre de força do ponto de vista geométrico. Com isso, propôs-se uma métrica capaz de medir a degeneração dos autovalores a partir da geometria do espaço de variância gerado pelo MVA. Além disso desenvolveu-se e será disponibilizado à comunidade científica um experimento computacional com interface gráfica, semi automático embasado no modelo livre de força e no método da mínima variância, a fim de sanar os problemas relacionados com o sentido dos autovetores gerados pelo MVA.
Characterization of acetonitrile ice irradiated by X-rays employing the procoda code – II. Desorption processes
(Royal Astronomical Society) Carvalho, Geanderson Araújo; Pilling, Sergio; Gerasimenko, Svitlana
In this work, we focus on the study of radiation-induced desorption processes that occurred in acetonitrile ice irradiated by broad-band X-rays (6 eV to 2 keV) monitored by Fourier transform infrared spectroscopy at different radiation fluences. In a previous work, we used the procoda code to derive the chemical evolution of the ice. Here, we have observed that the acetonitrile desorbed column density is at least two orders of magnitude larger than the desorbed column densities of daughter or granddaughter molecular species at chemical equilibrium stage. This indicates that total desorption column density is mainly governed by the father molecule, as also previously hypothesized in experimental studies. This occurs basically because the acetonitrile column density is larger than the other ones. In particular, at chemical equilibrium acetonitrile desorption column density represents almost 98 per cent of the total, while it is close to 1 per cent for H, CN, and CH2, the species with larger molecular desorption percentages at chemical equilibrium. Another derived quantity is what we called intrinsic desorption rate, which is a number per second for individual species. Some of the larger intrinsic desorption rates were 6.2 × 10−6 (CH3CN), 6.2 × 10−6 (CN), 5.7 × 10−6 (H), 5.7 × 10−6 (CH2), and 4.4 × 10−6 (C2N2). These results help to put constraints in astrochemical models and can also be useful to clarify some astronomical radio observations.

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