GALAKSİMİZDEKİ YILDIZ POPÜLASYONLARININ FOTOMETRİK YÖNTEMLER İLE METAL BOLLUKLARININ İNCELENMESİ
Galaksimizdeki farklı yıldız popülasyonlarının kimyasal özelliklerinin araştırılması, Galaksimizin oluşumu ve evrimi hakkında doğrudan bilgi sahibi olunmasını sağlar. Günümüzde teknolojinin hızla ilerlemesi sayesinde fotometrik ve tayfsal gökyüzü programları oluşturulmuş ve Samanyolu’nun sistematik araştırılmasının önü açılmıştır. Bu araştırmalar için kuzey Galaktik kutup merkezli yaklaşık 14.500 derece kare büyüklüğünde bir gökyüzü parçası Sloan Sayısal Gökyüzü Tarama Programı (SDSS; York ve diğ., 2000) kapsamında fotometrik ve tayfsal olarak incelenmektedir. Elektromanyetik ışınımın optik kısmında ugriz filtreleriyle tanımlanan fotometrik gözlemler sayesinde milyarlarca nesnenin ölçümü gerçekleştirilmiş ve farklı zamanlarda astronomların kullanımına açılmıştır. Sabiha Tunçel Güçtekin, Galaksimizin farklı popülasyonlarının gözlemlerini içeren SDSS veri tabanındaki yıldızların Güneş’e uzaklıkları ile metal bolluklarını tayin etmek ve Galaksimizin oluşumu ve evrimini içeren modelleri sınamak amacıyla “Galaksimizdeki Kalın Diskin Metal Bolluğu Gradyentinin İncelenmesi” başlıklı doktora tez çalışmasını tamamlamıştır. Tez çalışmasında elde edilen bulgular, SCI kapsamındaki dergilerde üç makale olarak yayımlanmıştır (Tunçel Güçtekin ve diğ., 2016; 2017; 2019).
Doktora tez çalışmasında elde edilen ilk bulgular yakın yıldızların dikkate alındığı kalibrasyon çalışmalarına aittir. UBV fotometrisinde oluşturulan ilk çalışmada Güneş civarında fotometrik, tayfsal ve astrometrik açıdan duyarlı parametreleri olan 168 F-G tayf türünden anakol yıldızı belirlenerek fotometrik metal bolluğu ve mutlak parlaklık kalibrasyonları elde edilmiştir (Tunçel Güçtekin ve diğ., 2016). Çalışmanın ikinci aşamasında elde edilen kalibrasyonlar Chonis ve Gaskell’in (2008) dönüşüm formülleri yardımıyla SDSS fotometrik sisteme çevrilmiş ve literatüre kazandırılmıştır (Tunçel Güçtekin ve diğ., 2017).
Doktora tez çalışmasının üçüncü aşamasında, SDSS sisteminde oluşturulan metal bolluğu ve mutlak parlaklık kalibrasyonları, Galaktik enlemi b > 50° olan F ve G tayf türünden anakol yıldızlarının verilerine uygulanarak Galaksimizdeki popülasyonlar için ortalama metal bolluğu dağılımları belirlenmiş ve Galaksi merkezinden radyal (R) ile Galaktik düzlemden dik (Z) doğrultular için metal bolluğu gradyentleri incelenmiştir (Tunçel Güçtekin ve diğ., 2019). Doktora tez çalışmasında incelenen 5,280 derece kare büyüklüğündeki yıldız alanı farklı popülasyonların etkinliklerini daha iyi analiz edebilmek için 20’şer derecelik Galaktik boylamlara ve üç farklı Galaktik enlem (50o < b ≤ 65o, 65o < b ≤ 80o, 80o < b ≤ 90o) aralıklarına ayrılarak metal bolluğu gradyentlerinin araştırılmasına hazır hale getirilmiştir.
Radyal doğrultuda Galaksimizin ince disk bileşeni için yaklaşık d[Fe/H]/dR = -0.042±0.011 dex/kpc’lik bir metal bolluğu gradyenti elde edilmişken, kalın disk ve halo bileşenleri için sıfıra yakın değerler hesaplanmıştır. Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyentlerinin incelenmesinde, Galaksi merkezinden 6 < R ≤ 10, 10 < R ≤ 15 ve 15 < R ≤ 20 kpc radyal uzaklık aralıkları dikkate alınmıştır. 6 < R ≤ 10 kpc uzaklık aralığında belirgin olan ince disk popülasyonu için (0.5 < Z ≤ 2 kpc) Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyenti d[Fe/H]/dZ = -0.308±0.015 dex/kpc ve kalın disk popülasyonu için de (2 < Z ≤ 5 kpc) d[Fe/H]/dZ = -0.164±0.011 dex/kpc hesaplanmıştır. 10 < R ≤ 15 kpc uzaklık aralığında hesaplanan Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyenti kalın disk ve halo popülasyonları için, sırasıyla, d[Fe/H]/dZ = -0.172±0.012 ve d[Fe/H]/dZ = -0.007±0.001 dex/kpc’tir. Galaksinin halo bileşenin etkin olduğu 15 < R ≤ 20 kpc uzaklık aralığında Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyenti sıfıra yakın hesaplanmıştır (Şekil 1).
Şekil 1. Yıldızların Galaktik düzleme dik doğrultulardaki uzaklıklarıyla metal bollukları arasındaki dağılımları: (a) 6 < R ≤ 10, (b) 10 < R ≤ 15 ve (c) 15 < R ≤ 20 kpc aralıkları için. Panellerdeki renkler yıldız sayı yoğunluğuna göre sınıflanmıştır.
Doktora tez çalışmasında, yeni kalibrasyonların yaklaşık 1.5 milyon F-G tayf türünden anakol yıldızlarına uygulanması sonucunda, ince disk yıldızları için hesaplanan radyal metal bolluğu gradyenti bu bileşenin içten dışa doğru oluşum senaryosunu desteklerken, kalın disk ve haloda radyal metal bolluğu gradyentinin bulunamaması da bu bileşenlerin farklı bir oluşum süreci geçirdiğini göstermiştir. Öte yandan, üç Galaktik bileşen için hesaplanan Galaktik düzleme dik doğrultudaki metal bolluğu gradyentlerinin varlığı genel olarak Galaksimizin bir bütün olarak çökme senaryosunu desteklemektedir.
KAYNAKLAR:
Chonis, T. S., Gaskell, C. M., 2008, Setting UBVRI Photometric Zero-Points Using Sloan Digital Sky Survey ugriz Magnitudes, The Astronomical Journal, 135, 1, 264-267.
Tunçel Güçtekin, S., Bilir, S., Karaali, S., Ak, S., Ak, T., Bostancı, Z. F., 2016, Metallicity Calibration and Photometric Parallax Estimation: I. UBV Photometry, Astrophysics and Space Science, 361, 6, article id.186, 18.
Tunçel Güçtekin, S., Bilir, S., Karaali, S., Plevne, O., Ak, S., Ak, T., Bostancı, Z. F., 2017, Metallicity Calibration and Photometric Parallax Estimation: II. SDSS Photometry, Astrophysics and Space Science, 362, 1, article id.17, 17.
Tunçel Güçtekin, S., Bilir, S., Karaali, S., Plevne, O., Ak, S., 2019, “Vertical and Radial Metallicity Gradients in High Latitude Galactic Field with SDSS”, Advances in Space Research, Volume 63, Issue 3, p. 1360-1373.
York, D. G., Adelman, J., Anderson, J. E., ve diğ., 2000, The Sloan Digital Sky Survey: Technical Summary, The Astrophysical Journal, 120, 1579-1587.
