We present new models for the rotational evolution of solar-like stars between 1 Myr and 10 Gyr with the aim to reproduce the distributions of rotational periods observed for star forming regions and young open clusters within this age range. The models include a new wind braking law based on recent numerical simulations of magnetized stellar winds and specific dynamo and mass-loss prescriptions are adopted to tie angular momentum loss to angular velocity. The model additionally assume constant angular velocity during the disk accretion phase and allow for decoupling between the radiative core and the convective envelope as soon as the former develops. We have developed rotational evolution models for slow, median and fast rotators with initial periods of 10, 7, and 1.4d, respectively. The models reproduce reasonably well the rotational behaviour of solar-type stars between 1 Myr and 4.5 Gyr, including PMS to ZAMS spin up, prompt ZAMS spin down, and the early-MS convergence of surface rotation rates. We find the model parameters accounting for the slow and median rotators are very similar to each other, with a disk lifetime of 5 Myr and a core-envelope coupling timescale of 28-30 Myr. In contrast, fast rotators have both shorter disk lifetime (2.5 Myr) and core-envelope coupling timescale (12 Myr). We emphasize that these results are highly dependent on the adopted braking law. We also report a tentative correlation between initial rotational period and disk lifetime, which suggests that protostellar spin-down by massive disks in the embedded phase is at the origin of the initial dispersion of rotation rates in young stars. We conclude that this class of semi-empirical models successfully grasp the main trends of the rotational behaviour of solar-type stars as they evolve and make specific predictions that may serve as a guide for further development.

We developed angular momentum evolution models for 0.5 and 0.8 $M_{\odot}$ stars. The parametric models include a new wind braking law based on recent numerical simulations of magnetised stellar winds, specific dynamo and mass-loss rate prescriptions, as well as core/envelope decoupling. We compare model predictions to the distributions of rotational periods measured for low mass stars belonging to star forming regions and young open clusters. Furthermore, we explore the mass dependence of model parameters by comparing these new models to the solar-mass models we developed earlier. Rotational evolution models are computed for slow, median, and fast rotators at each stellar mass. The models reproduce reasonably well the rotational behaviour of low-mass stars between 1 Myr and 8-10 Gyr, including pre-main sequence to zero-age main sequence spin up, prompt zero-age main sequence spin down, and early-main sequence convergence of the surface rotation rates. Fast rotators are found to have systematically shorter disk lifetimes than moderate and slow rotators, thus enabling dramatic pre-main sequence spin up. They also have shorter core-envelope coupling timescales, i.e., more uniform internal rotation. As to the mass dependence, lower mass stars require significantly longer core-envelope coupling timescale than solar-type ones, which results in strong differential rotation developing in the stellar interior on the early main sequence. Lower mass stars also require a weaker braking torque to account for their longer spin down timescale on the early main sequence, while they ultimately converge towards lower rotational velocities than solar-type stars on the longer term due to their reduced moment of inertia. We also find evidence that the mass-dependence of the wind braking efficiency may be related to a change of the magnetic topology in lower mass stars.

ABSTRACT Young (125 Myr), populous (>1000 members), and relatively nearby, the Pleiades has provided an anchor for stellar angular momentum models for both younger and older stars. We used K 2 to explore the distribution of rotation periods in the Pleiades. With more than 500 new periods for Pleiades members, we are vastly expanding the number of Pleiades with periods, particularly at the low-mass end. About 92% of the members in our sample have at least one measured spot-modulated rotation period. For the ∼8% of the members without periods, non-astrophysical effects often dominate (saturation, etc.), such that periodic signals might have been detectable, all other things being equal. We now have an unusually complete view of the rotation distribution in the Pleiades. The relationship between P and  follows the overall trends found in other Pleiades studies. There is a slowly rotating sequence for 1.1 ≲  ≲ 3.7 and a primarily rapidly rotating population for  ≳ 5.0. There is a region in which there seems to be a disorganized relationship between P and  for 3.7 ≲  ≲ 5.0. Paper II continues the discussion, focusing on multiperiod structures, and Paper III speculates about the origin and evolution of the period distribution in the Pleiades.