The Red Supergiants in the Supermassive Stellar Cluster Westerlund 1

O objetivo desta dissertação é estudar as estrelas Supergigantes Vermelhas (RSGs) no aglomerado jovem supermassivo Westerlund 1 através de uma análise fotométrica e espectral. Devido às suas características, Westerlund 1 é um dos aglomerados jovens mais interessantes da Via Láctea e tem uma população importante de estrelas massivas, com quatro RSGs entre elas. Isso representa uma oportunidade rara para estudar este tipo de estrelas em um aglomerado com a distância e avermelhamento bem conhecidos. Além de contribuir para o conhecimento geral sobre RSGs, cujos parâmetros são pouco conhecidos devido à sua escassez, uma análise dessas quatro estrelas contribuirá para resolver o enigma da história da formação de Westerlund 1.

Para a análise apresentada aqui, foram utilizados dados fotométricos das quatro RSGs em Westerlund 1, juntamente com espectros no infravermelho próximo cobrindo a região de ~8400 Å  a ~8900 Å, obtidos em duas épocas diferentes com o telescópio de 1.60 m do Observatório do Pico dos Dias (OPD) e o Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR). Magnitudes obtidas com a fotometria nos filtros JHK foram usadas para calcular temperaturas efetivas e correções bolométricas na banda K através de diferentes métodos envolvendo os índices de cor  e {C}{C}{C}{C}, a fim de determinar as luminosidades e localizar as quatro RSGs em um diagrama de Hertzsprung-Russell (HRD).

Uma análise espectral foi realizada com o objetivo de estimar os tipos espectrais e os mesmos parâmetros estelares calculados com a fotometria. Primeiramente, uma comparação visual da profundidade e força das principais características espectrais (as bandas moleculares de TiO e VO e as linhas de CaT e Fe I) foi realizada para classificar as estrelas por tipo espectral. Para este propósito, os espectros das quatro RSGs no aglomerado foram comparados com um grupo de espectros de estrelas de referência bem estudadas, algumas delas também RSGs. Depois, dada a sua forte dependência com a Teff, as larguras equivalentes (EWs) das linhas de Fe I foram medidas em todos os espectros disponíveis. Comparando as EWs medidas nos espectros das quatro RSGs e nos das estrelas de referência, as Teff das estrelas de referência mais similares foram atribuídas às RSGs do aglomerado. Com as Teff  obtidas através da análise espectral, novos pontos foram adicionados ao HRD inicial.

O objetivo final do presente trabalho foi estimar as massas iniciais e as idades das RSGs em Westerlund 1. Isto foi realizado através da sobreposição no HRD de caminhos evolutivos e de isócronas. Massas e idades foram determinadas para os casos com e sem rotação, obtendo-se uma média de idade para as RSGs de 8 milhões de anos, duplicando assim a idade do aglomerado ao que as RSGs pertencem, e que foi medida através de estrelas de pré-sequência principal (PMS).

Na parte final, é apresentada uma breve discussão sobre a discrepância da idade de Westerlund 1 medida com as isócronas da PMS e a idade das RSGs, bem como as incertezas que isso suscita em relação à história da formação do aglomerado.