Seçilmiş post-AGB türü yıldızlarda birinci iyonisazyon potansiyeli etkisinin araştırılması
The investigation of fip effect for selected post-AGB stars
Yazar: GİZAY YOLALAN
Danışman: DOÇ. TİMUR ŞAHİN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uzay Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Tez kapsamında seçilmiş dokuz adet AGB sonrası evrim aşamasındaki (post-AGB) yıldızlar (AR Sgr, CE Vir, DF Cyg, DY Aql, HP Lyr, SS Gem, SZ Mon, TT Oph, ve UZ Oph) için McDonald Gözlemevi 2.1 m lik Otto Struve Teleskobu ve Sandiford Échelle tayfçekeri yardımı ile elde edilmiş yüksek çözünürlüklü tayflar kullanılarak element bolluk analizleri gerçekleştirilmiş ve tespit edilen bu element bollukları değerlendirilerek Birinci İyonizasyon Potansiyeli (First Ionization Potential – FIP) etkisinin varlığı araştırılmıştır. İlave olarak TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi RTT-150 teleskobu ve TFOSC tayfçekeri yardımı ile program yıldızlarının bir kısmı için alınan düşük çözünürlüklü échelle tayflar da mevcuttur. FIP, literatürde özellikle RV Tauri türü değişen yıldızların tayflarında sergilemiş oldukları bolluk anormalliklerinin (abundance anomaly, depletion) izah edilmesi amacı
ile gaz-toz ayrışım (gas-dust winnowing) etkisi olarak bilinen alternatif metod ile birlikte irdelenen ve incelenen sistemin fiziki doğasına da ışık tutabilecek nitelikte güçlü bir yöntemdir. FIP, Güneş ve benzeri yıldızlardaki etkisi bilinen ve kromosferik aktivite belirteci olarak sınanabilecek güncel bir teoridir ve Güneş fotosferinde birinci iyonizasyon potansiyel değerleri 8 eV'dan küçük olan elementler (Mg, Si, Ca, Fe...) için
hesaplanan bollukların Güneş koronasında tespit edilmiş element bolluk değerlerinden daha düşük olmasıyla karakterize edilir. Yöntem, uygulanması aşamasında incelenen kaynakların titiz bir element bolluk analizine tabi tutulmuş olmalarını zorunlu kılar. Tez kapsamında FIP etkisi, C, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, ve s- ve/veya r-process katkılı elementler (Y ve Nd gibi) için hesaplanan bolluklar çerçevesinde incelenmiştir.
Kimyasal bolluk analizleri için yerel termodinamik dengedeki (LTE) model yıldız atmosferleri dikkate alınmıştır. Bolluk analizinde kullanılmak üzere güncel atomik verilerin derlenmesi aşamasında Akdeniz Üniversitesi Uzay Bilimleri ve Teknolojileri Bölümü Yüksek Çözünürlüklü Yıldız Spektroskopisi Gurubunda (HRSS) derlenen atomik veri kütüphanesi ve kaynaklardan faydalanılmıştır. Yıldız tayflarından ölçülen çizgi şiddetlerinin bolluk değerlerine dönüştürülmesi aşamasında eşdeğer genişlik metodu ve tayf sentez tekniği kullanılmıştır. Bolluk analizinde kullanılan atomik veriler yüksek çözünürlüklü Güneş tayfı kullanılarak ve Güneş ışıkküre bolluklarını türetecek
şekilde test edilmişlerdir. Tez yıldızlarının büyük bir kısmı için bolluk analizinde yararlanılan atomik geçişlere dair listeler ilk kez bu tez kapsamında paylaşılmıştır. Kimyasal bolluk analiz sonuçları değerlendirildiğinde AR Sgr dışındaki sistemler için FIP etkisinin nispeten baskın olduğu görülmüştür. AR Sgr yıldızı için ne gaz-toz
ayrışımı ne de FIP etkisinin varlığı tespit edilememiştir. Yıldızın FIP'ye göre [X/H] diyagramındaki bolluk dağılımının ilave bir bileşenden kaynaklanıyor olması muhtemeldir ve tayfsal gözlemler yardımı ile takibi önerilmektedir. DY Aql yıldızı için FIP etkisi ilk kez bu tez kapsamında araştırılmıştır ve yıldızın FIP etkisi gösterdiği tespit edilmiştir. FIP etkisi gösterdiği tespit edilen DF Cyg, fotometrik analiz tabanında literatürde bir çift sistem olarak sınıflandırılmıştır. Sözkonusu yıldıza ait aktif bir kromosfer yapısınında benzeri bir etkiye yol açabileceği düşünülmektedir. Yıldız için ilave takip gözlemleri planlanmaktadır. HP Lyr, SS Gem, SZ Mon, TT Oph, UZ Oph yıldızlarında da FIP etksinin baskın olduğu tespit edilmiştir. Çalışmanın ilerleyen dönemlerde kromosferik aktivite tespitinde kullanılabilecek atomik geçişlerin tespit edilerek çizgi listesinin genişletilmesi planlanmaktadır. Kaynaklar için alınacak ilave kırmızıöte tayflarda FIP etkisi gösteren sistemlerde optik
bölgede elde edilen element bolluklarının kırmızöte bölgedeki ölçümler ile doğrulanması planlanmaktadır. Sözkonusu kaynakların zonklayan değişenler oldukları gözönüne alındığında kaynaklar için zonklama hassas geçişlerin de tespiti büyük bir önem arz etmektedir. Bu nedenle tez yıldızlarının dikine hız ölçümlerinin düzenli aralıklar ile
takibi ve bu verilerin elde edilecek ve/veya arşivlerden elde edilecek ışıkölçüm verileri ile birlikte değerlendirilerek zonklama duyarlı atomik geçişlerinin doğalarının anlaşılması hedeflenmektedir.

Abstract:
In the frame work thesis, element abundance analysis for nine post-AGB stars (AR Sgr, CE Vir, DF Cyg, DY Aql, HP Lyr, SS Gem, SZ Mon, TT Oph, and UZ Oph) was performed via high resolution échelle spectra obtained with 2.1 m Otto Struve telescope and Sandiford Échelle spectrometer at the McDonald Observatory and the presence of
first ionization potential effect (i.e. FIP) was investigated by evaluation of these abundances. For some of the program stars, low resolution échelle spectra from TFOSC spectrometer and RTT-150 telescope of the TÜBİTAK National Observatory were also present. The FIP that is scrutinized with an alternative method also known as gas-dust winnowing effect and shed light onto physical nature of the object of interest is a powerful method that is used to explain abundance anomalies exhibited in the spectra of RV Tauri type variable stars. The FIP is an up-to-date theory known for its effects in Sun and solar like stars also to be tested as an chromospheric activity indicator and characterized with lower Solar photospheric abundances computed for elements (Mg, Si, Ca, Fe,...) with ionization potential energies less than 8 eV compared to those detected in the Solar Corona. The method, in its application stage, enforces the sources to be exposed to an accurate element abundance analysis. In the context of the thesis, the FIP effect was examined in the frame work of abundances computed for C, Si, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and s- and/or r-process contributed elements (e.g. Y and Nd). The model stellar atmospheres in local thermodynamic equilibrium (LTE) was taken into consideration for their chemical abundance analyses. In order to be used in abundance analysis, at the stage of compilation of the up-to-date atomic data, the atomic
data library and sources by Akdeniz University Space Sciences and Technologies Department High Resolution Stellar Spectroscopy Group (HRSS) was exploited. At the stage of converting line intensities measured in stellar spectra to abundance values, the equivalent width method and spectrum synthesis technique was used. The atomic data
used in abundance analysis was tested by using solar spectrum and in a way to reproduce solar photospheric abundance. For the majority of sources, the lists for atomic transitions that are used in abundance analysis were provided for the first time. When the results of abundances analysis was assessed, the FIP was seen to dominate
in all sources except Ar Sgr. For AR Sgr, neither the presence of gas-dust seperation nor FIP was detected. The distribution of abundances in FIP vs. [X/H] diagrams due to an additional source is probable and the source should be spectroscopically followed. The FIP effect for DY Aql was investigated for the first time in the scope of this thesis and it was found to present the FIP effect. DF Cyg that is found to show FIP effect in this thesis was classified as a binary system in the literature on the basis of its photometric analysis. Active chromospheric structure that is belong to source is thought to cause a similar effect too. In the near future, the study is planned to be extended by identification of atomic transitions that can be used for detection of chromospheric activity. In the additional infrared spectra to be obtained, the element abundances acquired in the optical region
is planned to be confirmed with the measurements in the infrared region in the sources presenting FIP behaviour. In the view of the fact that these sources are pulsating variables, the determination of pulsation-sensitive transitions have importance. For this reason, the nature of pulsation-sensitive atomic transitions is planned to be understood via periodic follow up of the radial velocity measurements of the thesis stars and via evaluation of
these data with the photometric data to be provided from the literature.