Güney yarımkürede seçilen bazı W UMa türü çift yıldızların tayfsal ve fotometrik incelenmesi
Spectroscopic and photometric study of some W UMa type binary stars selected in the southern hemisphere
Yazar: BURCU ÖZKARDEŞ
Danışman: PROF. DR. AHMET ERDEM
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Çift yıldızların fotometrik gözlemlerinden elde edilen ışık eğrileri ile tayfsal gözlemlerden belirlenen dikine hız eğrilerin eşzamanlı analizi, gözlenen sistemin bileşen yıldızlarının mutlak parametrelerini doğrudan vermektedir. Belirlenen mutlak parametreler, ilgili sistemin yapısını ortaya koyarken evrim durumunu da tartışmaya olanak tanır. Bu çalışmada, mutlak parametreleri belirlenen W UMa sistemlerinin çoğunun Kuzey Yarımküreden olması sebebiyle, Güney Yarımküreden gözlenebilen üç W UMa sistemi (CN Hyi, IS CMa ve V535 Ara) seçilmiş ve bu üç sistemin yüksek çözünürlüklü tayfsal gözlemleri, Yeni Zellanda'da bulunan Mt. John Üniversite Gözlemevi'nde, 2007 yılının Eylül-Ekim aylarında yapılmıştır. CN Hyi ve IS CMa'nın dikine hız eğrileri, ilk kez bu çalışmada elde edilmiştir. Tayfsal analiz yöntemi KOREL ile her bir sistemin dikine hız eğrileri elde edilirken tayfsal yörünge çözümlerinden kütle oranları belirlenmiştir. Buna göre, CN Hyi, IS CMa ve V535 Ara'nın tayfsal kütle oranları sırasıyla, 0,189 ? 0,005, 0,300 ? 0,009 ve 0,319 ? 0,002 olarak bulunmuştur.CN Hyi'nin Hipparcos ışık eğrisi, bu çalışmadan elde edilen dikine hız eğrileriyle birlikte Wilson-Devinney yöntemi kullanılarak eşzamanlı olarak çözülmüştür. Fotometrik veriye lekesiz model uygulanmış ve fotometrik analiz süresince, Hipparcos Katalogu verilerine göre sistemin toplam ışığına üçüncü ışık katkısı (l3= 0,03) gözönüne alınmıştır. Eşzamanlı çözüm, sistemi 0,40'lık değme oranına sahip A alt türü W UMa yıldızı olarak tanımlamaktadır. Sistemin temel parametreleri ise, M1=1,37 ? 0,06 M ? , M2=0,25 ? 0,02 M ? , R1=1,60 ? 0,02 R ? , R2=0,77 ? 0,03 R ? , L1=4,10 ? 0,60 L ? , L2=0,87 ? 0,22 L ? 'dir. Yıldızlararası galaktik soğurmanın dikkate alındığı uzaklık modülü, bu çalışmada elde edilen çözüm sonuçlarına göre sistemin uzaklığını, 56±4 pc olarak vermektedir. CN Hyi'nin bileşenlerinin ışıtma-sıcaklık diyagramındaki (HR diyagramı) konumları da tartışılmıştır.IS CMa'nın Hipparcos ışık eğrisi, Wilson-Devinney kodunu baz alan Monte Carlo (MC) istatistik yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Hipparcos fotometrik verisi, lekeli ve lekesiz model olmak üzere, iki alternatif yaklaşım altında çözülmüştür. ? W(O-C)2 değerlerine göre, en iyi çözümü lekeli (soğuk leke) model yaklaşımı vermektedir. Bu çözüm, sistemi 0.34'lük değme oranına sahip A alt türü W UMa yıldızı olarak tanımlamaktadır. Sistemin mutlak parametreleri ise, M1=1,68 ? 0,04 M ? , M2=0,50 ? 0,02 M ? , R1=2,00 ? 0,02 R ? , R2=1,18 ? 0,03 R ? , L1=7,65 ? 0,60 L ? , L2=1,99 ? 0,80 L ? 'dir. Yıldızlararası galaktik soğurmanın dikkate alındığı fotometrik uzaklık modülü, bu çalışmada elde edilen çözüm sonuçlarına göre sistemin uzaklığını, 87±5 pc olarak vermektedir. Sistemin bileşenlerinin ışıtma-sıcaklık diyagramındaki (HR diyagramı) konumları da tartışılmıştır. 1,59 Gyıl'lık evrimsel yaş çizgisi her iki bileşeni aynı izokronda temsil etmektedir.V535 Ara'nın literatürde yer alan dört ayrı fotometrik veri seti (1966 BV, 1970 BV, Hipparcos and ASAS), Wilson-Devinney yöntemiyle analiz edilmiştir. Eşzamanlı çözüm sonuçlarına göre, V535 Ara, 0,22'lik değme oranına sahip bir A alt türü W UMa sistemidir. Mutlak parametreleri ise; M1=1,93 ? 0,04 M ? , M2=0,59 ? 0,02 M ? , R1=2,09 ? 0,02 R ? , R2=1,23 ? 0,02 R ? , L1=17,72 ? 1,96 L ? , L2=5,89 ? 0,85 L ? 'dir. Yıldızlararası soğurmanın dikkate alındığı uzaklık modülü, bu çalışmada elde edilen çözüm sonuçlarına göre sistemin uzaklığını, 147±11 pc olarak vermektedir. Sistemin bileşenlerinin ışıtma-sıcaklık diyagramındaki (HR diyagramı) konumları da tartışılmıştır.PROF programı kullanılarak her üç sistemin bileşenlerinin dönme hızları hesaplanmış eşdönme yaptıkları doğrulanmıştır. Program ayrıca bileşenlerin yüksek mertebeden türbülans hızlarına da sahip olduklarını göstermektedir: CN Hyi, IS CMa ve V535 Ara'nın bileşenleri için, sırasıyla, 47 ? 69 km/s, 72 ? 89 km/s ve 72 ? 92 km/s.Ayrıca sunulan bu doktora tez çalışmasının sonunda, 29 A türü ve 19 W türü W UMa sisteminin fiziksel parametreleri (Zola, 2009; özel haberleşme) kullanılarak, W UMa sistemlerinin istatistiksel özellikleri de tartışılmıştır.

Abstract:
A simultaneous solution of the light and radial velocity curves of the binary star yields directly absolute parameters of the component stars. Absolute parameters allow us to discuss the evolutionary state of the observed system. In this thesis, three W UMa systems (CN Hyi, IS CMa and V535 Ara), who are only observable from southern hemisphere, are selected; as most of W UMa systems from northern hemisphere were studied in the literature. The high resolution spectroscopic observations of all three systems were made at Mt. John University Observatory in New Zealand in September-October 2007. Radial velocity curves of CN Hyi and IS CMa were obtained in this thesis for the first time. Radial velocities of the component stars of all three W UMa type systems were determined using the spectral disentangling technique (KOREL). Orbital solutions of CN Hyi, IS CMa and V535 Ara yielded spectroscopic mass ratios as 0,189 ? 0,005, 0,300 ? 0,009 and 0,319 ? 0,002, respectively.Hipparcos light and radial velocity curves of CN Hyi were analysed simultaneously using Wilson-Devinney method. The light contribution of the third star to the total light of the system was also considered during our photometric analysis, according to Hipparcos Catalogue. Our simultaneous solution describes CN Hyi as an A subtype W UMa type star which has a filling factor of 0,40. The absolute parameters of the components are as follows: M1=1,37 ? 0,06 M ? , M2=0,25 ? 0,02 M ? , R1=1,60 ? 0,02 R ? , R2=0,77 ? 0,03 R ? , L1=4,10 ? 0,60 L ? , L2=0,87 ? 0,22 L ? . The distance modulus including the corrections of interstellar extinction yields the distance of the system as 56±4 pc. The positions of the components of the system in the luminosity-temperature diagram (HR diagram) were also discussed.Hipparcos light curve of IS CMa was solved by means of the Wilson-Devinney method supplemented with a Monte Carlo type algorithm. The Hipparcos photometric data solved under two alternative approaches: one model with a spot and the other model without a spot. The best solution belongs to the model with a spot, according to the weighted sum of the squared residuals, ? W(O-C)2. The best solution describes IS CMa as an A subtype W UMa type system which has a filling factor of 0,34. The absolute parameters of the components are as follows: M1=1,68 ? 0,04 M ? , M2=0,50 ? 0,02 M ? , R1=2,00 ? 0,02 R ? , R2=1,18 ? 0,03 R ? , L1=7,65 ? 0,60 L ? , L2=1,99 ? 0,80 L ? . The distance modulus including the corrections of the interstellar extinction yields the distance of the system as 87±5 pc. The positions of the components in the luminosity-temperature diagram (HR diagram) were also discussed. An evolutionary age of 1,56 Gy fits both components in the same isochrone.Four photometric data-sets (1966 BV, 1970 BV, Hipparcos and ASAS) of V535 Ara were modelled with the Wilson-Devinney method. The simultaneous solution describes V535 Ara as an A subtype W UMa type system which has a filling factor of 0,22. The absolute parameters of the components are as follows: M1=1,93 ? 0,04 M ? , M2=0,59 ? 0,02 M ? , R1=2,09 ? 0,02 R ? , R2=1,23 ? 0,02 R ? , L1=17,72 ? 1,96 L ? , L2=5,89 ? 0,85 L ? . The distance to V535 Ara is 147±11 pc according to its photometric parallax, taking into account interstellar extinction. The positions of the components in the HR diagram were also discussed.Rotational velocities of component stars of all three W UMa systems were calculated using PROF program. Synchronous rotation of the components was confirmed, with a relatively high level of surface turbulence.The statistical properties of W UMa type systems were also discussed using the physical parameters of 29 A subtype W UMa systems and 19 W subtype W UMa systems (Zola, 2009; private communication).