Radyal hız deneyindeki kırmızı yığın yıldızlarının kinematik analizi
Kinematic analysis of red clump stars in radial velocity experiment
Yazar: ÖZGECAN ÖNAL TAŞ
Danışman: PROF. DR. SELÇUK BİLİR ; DOÇ. DR. GEORGE SEABROKE
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında, Radyal Hız Deneyi'nin (RAVE) dördüncü veri (DR4) sürümünden seçilen 47,406 kırmızı yığın (KY) yıldızına ait kinematik ve yörünge dinamiği parametrelerinden, Samanyolu galaksisinin radyal ve dikey metal bolluğu gradyentleri incelenmiştir. Bu örnek, literatüdeki benzerlerinden iki kat daha büyüktür. RAVE DR4 kataloğundan yıldızların radyal hızları, özhareketleri ve model atmosfer parametreleri (Teff, log g, [Fe/H]) almışken, KY yıldızlarının uzaklıkları ise kızılötesi Ks bandı için MKs=-1.54±0.04 kadir değeri kabul edilerek hesaplanmıştır. Bu girdi parametrelerinden KY yıldızlarının kinematik ve dinamik yörünge parametreleri elde edilmiştir. Örnekteki yıldızlar için herhangi bir popülasyon analiz yapılmasa da hız dispersiyonları hem tüm örnek hem de yörünge parametrelerine getirilen sınırlamalarla hesaplanmıştır. Ayrıca yıldızların hız dispersiyonları bilindiğinden, yıldızların kinematik yaşları da tayin edilmiştir.
Çalışmada yıldızların hem bugünkü hem de dinamik yörünge parametrelerinden hesaplanan iki farklı uzaklık yöntemi kullanılarak metal bolluğu gradyentlerinin hesabı yapılmıştır. KY yıldızlarının bugünkü konumlarından Rgc ve Z ve yörüngelerinden tayin edilen Rm ve zmax parametreleri kullanılarak hesaplanan radyal metal bolluğu gradyentleri şöyledir: 0≤|Z|≤0.5 kpc uzaklık aralığı için d[Fe/H]/dRgc=-0.047±0.003 dex kpc-1 ve 0≤zmax≤0.5 kpc uzaklık aralığı için d[Fe/H]/dRm=-0.025±0.002 dex kpc-1. Sonuçlara göre ince diskte radyal metal bolluğu gradyentleri Rgc ve Rm arasındaki uzaklık seçiminden etkilenir. Radyal gradyentler, Galaktik düzlemden dik doğrultuda 0.5-1 kpc aralığında düzken, 1 kpc uzaklığın ötesinde pozitif değerler almaktadır. Ayrıca, radyal metal bolluğu gradyentlerinin yatay basıklık (ep) parametresine bağlıdır. Buna göre 0≤zmax≤0.5 kpc uzaklık aralığı ve ep≤0.05, ep≤0.07, ep≤0.10 ve ep≤0.20 aralıkları için hesaplanan radyal metal bolluğu gradyentleri, sırasıyla, d[Fe/H]/dRm=        -0.089±0.010, -0.073±0.007, -0.053±0.004 ve -0.044±0.002 dex kpc-1'tir. Benzer bir eğilim dikey metal bolluğu gradyentleri için de bulunmuştur. KY yıldızlarının yatay basıklıkları arttıkça radyal ve dikey metal bolluğu gradyentleri düzleşmektedir. Dahası ep≤0.30 olan KY yıldızlarında çok sayıda radyal göç eden yıldız olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışmasında bu yıldızların Galaksi diskinin iç kısımlarından Güneş yörüngesine doğru göç ettikleri ve Güneş civarındaki radyal metal bolluğu gradyentlerini etkiledikleri gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the radial and vertical metallicity gradients of the Milky Way Galaxy are investigated by using kinematic and orbital dynamic parameters of a sample of 47,406 red clump (RC) stars from the RAdial Velocity Experiment's (RAVE) Fourth Data Release (DR4). This sample is more than twice the size of the largest sample in the literature investigating radial and vertical metallicity gradients. Radial velocities, proper motions and model atmosphere parameters (such as Teff, log g, [Fe/H]) are taken from RAVE DR4, while distances are calculated by adopting average absolute magnitude in infrared as MKs=-1.54±0.04 mag for all RC sample. These input parameters are used in order to calculate the kinematic and the dynamic orbital parameters of RC stars. Even though RC stars are not subjected to any population analysis, space velocity dispersions of sample stars are obtained by putting constraints on the orbital parameters. Furthermore, kinematical age also calculated, since the space velocity dispersions of RC sample known.
The metallicity gradients are calculated with their current orbital positions Rgc and Z and with their orbital properties mean Galactocentric distance, Rm and zmax, as a function of the distance to the Galactic plane: d[Fe/H]/dRgc=-0.047±0.003 dex kpc-1 for 0≤|Z|≤0.5 kpc and d[Fe/H]/dRm=-0.025±0.002 dex kpc-1 for 0≤zmax≤0.5 kpc. This reaffirms the radial metallicity gradient in the thin disc but highlights that gradients are sensitive to the selection effects caused by the difference between Rgc and Rm. The radial gradient is flat in the distance interval 0.5-1 kpc from the plane and then becomes positive greater than 1 kpc from the plane. The radial metallicity gradients are also eccentricity dependent. We showed that d[Fe/H]/dRm=-0.089±.010, -0.073±0.007, -0.053±0.004 and -0.044±0.002 dex kpc-1 for ep≤0.05, ep≤0.07, ep≤0.10 and ep≤0.20 sub-samples, respectively, in the distance interval 0≤ zmax ≤0.5 kpc. Similar trend is found for vertical metallicity gradients. Both the radial and vertical metallicity gradients are found to become shallower as the eccentricity of the sample increases. Moreover, we found that there are many radially migrated stars in ep≤0.30 the RC sample. We showed that these stars migrated from the inner Galactic disc to Solar circle and affected the radial metallicity gradient results in the Solar neighbourhood.