L’inferenza spettroscopica dei parametri astrofisici dei rotatori ultra-veloci e delle stelle T Tauri con un approccio forward-modelling di tipo Bayesiano

This thesis aims at achieving an enhanced parametrization of low-mass stars in pre-main sequence (PMS) phase, by studying Ultra Fast Rotators (UFR) as well as T Tauri stars still accreting mass. I adopt an advanced multi-parametric Bayesian inference approach to forward-modelling the optical spectra of such challenging objects in order to consistently determine the stellar and the accretion parameters. The method produces realistic a posteriori probability distributions of parameters, being both the observational and model uncertainties propagated to the inference process. The data used are the medium and high resolution spectra acquired through the FLAMES facility (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph) at the Very Large Telescope (VLT), in the context of the Gaia Eso-Survey (GES). A validation of the method and analysis strategies is performed by extensively analysing the spectra of the Gaia FGK Benchmark stars and a sample of M dwarfs, whose parameters were determined through spectroscopy-independent methods in previous studies. This allows us to estimate the accuracy of the method with respect to the systematics that arise in approaching the spectroscopic inference with imperfect models. For the FGK and M dwarfs, the accuracy is better than ΔTeff ~ 200K and Δlogg ~ 0.2 dex for most of the objects. Regarding the metallicity, Δ[M/H] ~ 0.25 dex for the FGK stars and Δ[M/H] is up to 0.5 dex for the M dwarfs. I apply the method to determine astrophysical parameters of 95 UFR belonging to young open clusters of different ages. I obtain accurate fits of UFR spectra blended by high stellar rotation with v sini up to 300 km/s. In this context, I provide astrophysical parameters of 443 members of the young open cluster NGC 2516 (~125 Myr) by the analysis of their spectra. I extend the methodology to model the effects of stellar accretion (veiling) onto the optical spectra of Classical T Tauri stars (CTTS). I apply the strategy to investigate the magnetospheric accretion process in the young open cluster NGC 2264 (~ 3 Myr). For 402 cluster members, I test the accretion hypothesis and simultaneously determine stellar and accretion parameters.

Questa tesi mira ad ottenere una migliore parametrizzazione delle stelle di piccola massa in fase di pre-sequenza principale (PMS), attraverso lo studio degli Ultra Fast Rotators (UFR) e delle stelle T Tauri ancora in fase di accrescimento. Adotto un metodo di inferenza Bayesiana con un approccio forward-modelling per studiare gli spettri ottici di tali oggetti e determinarne i parametri stellari e di accrescimento. Il metodo fornisce realistiche distribuzioni di probabilità dei parametri, essendo sia le incertezze osservative che quelle del modello propagate nel processo di inferenza. I dati utilizzati sono gli spettri a media e alta risoluzione acquisiti attraverso lo spettrografo FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph) al Very Large Telescope (VLT), nell'ambito della Gaia Eso-Survey (GES). La validazione del metodo e delle strategie di analisi viene effettuata analizzando gli spettri delle stelle Gaia Benchmarks di tipo spettrale FGK, e di un campione di nane M, i cui parametri sono stati determinati con metodi indipendenti dalla spettroscopia in studi precedenti. Ciò permette di stimare l'accuratezza del metodo rispetto alle sistematicità che sorgono nell'approccio all'inferenza spettroscopica con modelli che presentano imperfezioni. Per le nane FGK e M, l'accuratezza è migliore di ΔTeff ~ 200K e Δlogg ~ 0.2 dex per la maggior parte degli oggetti. Per quanto riguarda la metallicità, Δ[M/H] ~ 0.25 dex per le stelle FGK, mentre Δ[M/H] è fino a 0.5 dex per le nane M. Il metodo viene applicato a 95 UFR appartenenti a giovani ammassi stellari aperti di diversa età per determinarne i parametri astrofisici. Ottengo fit accurati degli spettri degli UFR caratterizzati da un'elevata rotazione stellare con v sini fino a 300 km/s. In questo contesto, fornisco i parametri astrofisici di 443 membri del giovane ammasso aperto NGC 2516 (~125 Myr) attraverso l'analisi dei loro spettri. Estendo la metodologia per modellare gli effetti dell'accrescimento stellare (veiling) sugli spettri ottici delle stelle T Tauri classiche (CTTS). Applico la strategia per studiare il processo di accrescimento magnetosferico al giovane ammasso aperto NGC 2264 (~3 Myr). Per 402 membri dell'ammasso, verifico l'ipotesi di accrescimento e determino simultaneamente i parametri stellari e di accrescimento.