Seçilmiş galaktik açık yıldız   kümelerinin  dinamik   evrimi
Dynamical  evolution  of  selected  galactic  open star clusters
Yazar: ORHAN GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL KARATAŞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences
Dizin: Galaksi = Galaxy

Özet:
Bu  doktora  tez  çalışmasında, Yaş ? 100 Myıl  olan  40  açık  yıldız  kümesinin  olası küme üyeleri  2MASS  JHKs  fotometrik  verilerine uygulanan istatistiksel  Alan Yıldızı Temizleme Yöntemi  yardımıyla   belirlenmiştir.  Kümelerin (J-H) - J renk-parlaklık diyagramlarının  Padova eşyaş  eğrileri  ile  çakıştırılmasından   renk artıkları  E(J-H) ve E(B-V), Yaş, uzaklık modülü (m-M)J, Güneş?e uzaklık d, eş  zamanlı  olarak elde edilmiştir.  Yapısal  parametreler   gözlenen  radyal yoğunluk  profillerinin  iki  parametreli  King  profilleri  ile  çakıştırılmasından  tayin  edilmiştir.  

RKOR  - Yaş ve RRYP  - Yaş ilişkilerinde,  ~ 103  Myıl   yaş  değerinde  bir  çatallaşma   olduğu tesbit edilmiştir. Bu değer, Büyük Magellan Bulutu ve Küçük Magellan Bulutu?na ait küresel kümelerin kor yarıçapı  -  yaş dağılımında  tespit edilen  ~ 500 - 600 Myıl  değerinden daha büyüktür.  Bu çatallaşma değerinde bazı açık kümeler muhtemelen kara deliklerden dolayı genişleyen korlar geliştirirken,  bazıları ise  dinamik  gevşemeden   dolayı  büzülme  gösterirler.   

Galaksi  merkezi  doğrultusunda  yer  alan  büyük  boyutlu  ve kütleli  kümeler  olan NGC 6819  ve Trumpler 20, 1 Gyıl  üzerinde süren  dış  dinamik  etkilere  rağmen  hayatta  kalmışlardır.  Galaksi merkez doğrultusunda yer alan  kütleli ve genç kümeler NGC 6802 ve Pismis 19  dış dinamik  proseslerden dolayı   yıldızlarının  bir  kısmını  kaybetmişlerdir.  Daha az kütleli    NGC 2192  ve  Koposov 53  kümelerinin   uzun  süre  hayatta   kalmaları,  antimerkez doğrultusunda dev moleküler bulutların rölatif azlığı ile açıklanabilir. 

?TK  < 0  olan kümelerde çok  sayıda kütleli yıldız tespit edilmiştir.  Bu durum,  i) karadelik  çiftlerinden  dolayı  kümenin  genişlemesinden, ii) düşük kütleli yıldızların kordan haloya transfer olmasından, iii) dışarı atılma ve buharlaşma proseslerinden  kaynaklanabilir.   ?KOR  < 0  a sahip   kümelerin  korlarındaki  kütleli  yıldızların  sayısının  da   fazla  olduğu  bulunmuştur.  Kütle  fonksiyonunun  eğimi  muhtemelen  kütle  ayrışması ve  dinamik evrimden dolayı   daha  yaşlı   kümelerde  negatife  doğru  evrilmektedir.  Kütle fonksiyonunun eğimi  ?TK  ~ 30  ve   ?KOR  ~ 32  değerlerinde  ?TK  < 0?a   evrilmeye  başlamaktadır. ?KOR  >  32  evrimsel  zamanında  ?TK  < 0  eğimlerine  ileri  derecede  kütle  ayrışması  neden olmaktadır.  Ru 96 kümesi hariç,  ?TK  > 0    eğimlerine  sahip  kümeler  dış  dinamik  etkilerin  daha  az  etkili  olduğu  Güneş çemberi dışında yer almaktadır.
NGC 2286, Trumpler 5,  Ru 96,  NGC 2506 kümelerinin kor ve halolarındaki evrimleşmiş yıldızların  yüzdelerinin  oldukça  benzer olması, Ru 96 hariç,  kütle ayrışmasının bu kümelerde  etkili  olmadığını  göstermektedir.   Diğer 10  kümenin  korlarındaki evrimleşmiş yıldızların yüzdelerinin   halolarından  yüksek  olması  kütle  ayrışmasının  ileri  düzeyde olduğuna  işaret  etmektedir.

Abstract:
In this doctoral thesis, probable cluster members of 40 open clusters with Age ?             100 Myr have  been selected by means of statistical field star decontamination applied to 2MASS JHKs photometric data. By fitting Padova isochrones to (J-H) - J  diagrams, the interstellar  reddening E(J-H), and consequently, E(B-V), the apparent distance modulus (m-M)v, the distance (d), and the age (A) of these clusters have been inferred simultaneously. Structural parameters have been derived by fitting theoretical King profiles to the observed stellar radial density profiles.

A bifurcation in the cluster distribution is seen at ~ 103 Myr in the planes Rcore - Age and RRDP - Age. This age is older than the ~ 500-600 Myr found in the plane Rcore - Age for Large Magellan Cloud and Small Magellan Cloud globular clusters. At the bifurcation age, part of the clusters expand with time probably due to the presence of stellar black holes, while some seem to shrink due to dynamical relaxation. 

The large and massive clusters NGC 6819 and Trumpler 20, which are located in the Galactic center, have survived for more than 1 Gyr of external dynamical effects. The massive and younger clusters NGC 6802 and Pismis 19, also at the Galactic center, have lost part of their stars because of external dynamical processes. The survival of the less massive clusters NGC 2192 and Koposov 53 can be explained by the relative scarceness of giant molecular clouds at anti-centre directions. 

A high number of massive stars in clusters with ?ov < 0 are detected. This may be due to i) the cluster expansion by black hole binaries, ii) transferring low mass stars in core to halo, iii) evaporation and ejection processes.  It is also found that the number of massive stars in the core of clusters with ?core < 0 are large. The mass function slope tends to be negative for older clusters, probably due to mass segregation and dynamical evolution. The mass function slope tends to be ?ov < 0 for ?ov ~ 30 and ?core ~ 32. For clusters with ?ov >30, low-mass stars are ejected while massive stars remain in the core. For ?core > 32, slopes such as ?ov < 0 are caused by advanced mass segregation, and those with ?ov > 0, except for Ru 96, are located outside the Solar circle, where external dynamical effects are less efficient. 

The fraction of evolved stars in the core and halo of NGC 2286, Trumpler 5, Ru 96 and NGC 2506 are quite similar, which suggests that mass segregation is not efficient in these clusters, except for Ru 96. The fraction of evolved stars in the cores of the other 10 clusters is higher than in the halos, thus implying advanced mass segregation.