Güneş civarındaki orta tayf türündeki metalce fakir yıldızların gözlemsel bir çalışması
An observation study of metal poor stars of middle spectral type in the solar neighborhood
Yazar: MAHMUT MARIŞMAK
Danışman: PROF. DR. TİMUR ŞAHİN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uzay Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Astrofizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
121F265 no'lu TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında gerçekleştirilen bu tez çalışmasında
proje yıldız grubu arasından seçilen HD8724, HD63791 ve HD195633 yıldızları
için tayfsal, kinematik, yörünge dinamik ve yaş analizleri gerçekleştirilmiştir. Tayfsal
analizler için element bolluklarının tespiti aşamasında kullanılan yüksek çözünürlüklü
echelle tayflar ELODIE tayf kütüphanesinden temin edilmiştir. Kinematik hesaplamalar
için ihtiyaç duyulan astrometrik veriler ise GAIA DR3'ten alınmıştır. Kinematik temelli
olarak yapılan Galaktik popülasyon ayrımları tez yıldızları için belirlenen α-element bolluk
oranları ve Fe bollukları ile sınanmıştır. Galaktik yörünge parametreleri için Python
kütüphanesinden, yaş hesaplamaları için ise ana hatları ¸Sahin ve Bilir (2020)'de sunulan
Bayesian temelli yaş tayin metodundan yararlanılmıştır. Elde edilen kimyasal bolluklar,
galaktik kinematik, dinamik ve yaş verileri ile birlikte değerlendirilerek söz konusu program
yıldızlarının Galaksimizdeki küresel kümeler ve Galaksimizin çevresinde yer alan
uydu cüce galaksi kökenleri değerlendirilmiştir.
Gökadanın yaşıyla kıyaslanabilecek kadar uzun anakol yaşam sürelerine sahip orta tayf
türündeki (F ve G tayf türünden yıldızlar) anakol ve kırmızı dev kolu yıldızlar, oluştukları
molekül bulutunun kimyasal kompozisyonunu sergilerler. Bu nedenle bu yıldızların
atmosferlerinde tespit edilen ağır element bollukları Galaksimizin kimyasal evrim geçmişi hakkında da önemli bilgiler sağlar. Özellikle Güneş komşuluğunda yer alan orta tayf türünden yıldızların tayfsal, kinematik ve yörünge dinamik özelliklerinin incelenmesi
Gökadamızdaki farklı popülasyon gruplarının ayrıştırılmasını da olanak sağlar.
Güneş komşuluğundaki metalce fakir yıldızlar için tayfsal, kinematik ve yörünge dinamiksel
özelliklerinin bir arada incelendiği çalışmaların sayısı son derece az olmasına karşın gelişmekte olan analiz teknikleri ve gökyüzü tarama programları sayesinde sayıları
gün geçtikçe artmaktadır. Tez kapsamında incelenen proje yıldızlarına yönelik gerçekleştirilen
analiz metodlarının istatistiki öneme sahip daha büyük ölçekte bir yıldız grubuna
uygulandığında elde edilecek bulguların Güneş komşuluğundaki yıldızların kimyasal yapıları
ve dinamikleri hakkında literatüre önemli bir katkı sağlayacağı açıktır. Nitekim tez
çalışması kapsamında incelenen yıldızlar için uygulanan analiz teknikleri TÜB˙ITAK 1001
projesi kapsamında analizi hedeflenen G tayf türünden metalce fakir (-2.5 < [Fe/H] (dex)
< -0.5) 90 adet örneklem yıldızı için de tekrarlanacak olması bakımından önemlidir. Bu
bakımdan, tez çalışması, bir anlamda proje çalışması için bir ön analiz aşaması olarak
deşerlendirilebilir. Metalce fakir karakteristiklerine ek olarak bahsi geçen 90 adet proje
yıldız grubu içerisinde yer alan yüksek öz hareketli (μ > 100 mas/yıl) yıldızlar bu toplam
örneklem sayısının %66'sını oluşturmaktadır. Örneklem grubunu temsilen tez çalışmasında
analizler için seçilmiş HD63791 ve HD195633 yıldızları yüksek öz hareketli
yıldızlardır. HD63791, aynı zamanda projedeki ELODIE tayflarının analizlerinde kullanılmak
üzere bir çizgi listesi oluşturulması amacı ile seçilmiş metalce fakir bir yıldızdır.
Tez kapsamında incelenecek kaynakların neredeyse tümü literatürde rapor edilen sıcaklık,
çekim ivmesi ve metal bolluğu değerlerinde büyük farklılıklar sergilemekte olan ve ilk kez
bu kadar kapsamlı (tayfsal, kinematik ve dinamik yöntemlerle) bir çerçevede incelenecek
olan yıldızlardır. Literatürde bilgimiz dahilinde G tayf türü metalce fakir yüksek öz hareketli
yıldızlar üzerine söz konusu yıldızların küresel küme veya cüce galaksi kökenlerini
inceleyen, yıldızların Bayes yaşları, kinematik ve Galaktik yörünge parametreleri, metal
ve α-element bolluklarının birlikte kullanılarak değerlendirildi˘gi kapsamlı bir çalışma Ilerleyen dönemlerde tez çalı¸sması kapsamında izlenen tayfsal, kinematik, yörünge dinamik
analiz metodolojisi di˘ger proje yıldızları için de uygulanmasına devam edilecektir.
ELODIE tayfları ile nispeten kısıtlı bir tayf aralı˘gında yürütülen tayfsal analizlerin özellikle
PolarBase vb. yüksek çözünürlüklü tayf verisi sa˘glayan kütüphanelerde verileri listelenen
proje yıldızları için daha geni¸s bir dalgaboyu aralı˘gını kapsayacak ¸sekilde geni¸sletilmesi
planlanmaktadır. Bu amaç ile PolarBase echelle tayfı analiz edilen HD218209
yıldıza ait çizgi te¸shisine ba¸slanmı¸s ve çizgi ölçümleri kısmen, ELODIE tayf kütüphanesi
için geçerli dalgaboyu aralığını kapsayacak şekilde tamamlanmıştır. Nihai çizgi listesi ile tayfsal analizler için 6800 Å olan dalgaboyu limiti 10 000 Å değerine taşınmış olacaktır.
bulunmamaktadır.

Abstract:
In this thesis study, carried out within the scope of TUBITAK 1001 project number
121F265, spectral, kinematic, orbital dynamics and age analyses were performed for
the stars HD8724, HD63791 and HD195633 selected from the project stellar group.
High resolution echelle spectra used for the determination of elemental abundances were
obtained from the ELODIE spectral library. The astrometric data needed for kinematic
calculations were obtained from GAIA DR3. Galactic population separations based on
kinematics were tested with the α-element abundance ratios and Fe abundances determined
for the thesis stars. The Python library is used for Galactic orbital parameters, and the
Bayesian-based age determination method outlined in ¸Sahin and Bilir (2020) was used for
age calculations. The chemical abundances obtained were evaluated together with galactic
kinematics, dynamics and age data to assess the origin of the program stars in globular
clusters in our Galaxy and satellite dwarf galaxies in the vicinity of our Galaxy.
Main-sequence and red giant branch stars of intermediate spectral types (F and G spectral
stars), which have main-sequence lifetimes comparable to the age of the galaxy, exhibit
the chemical composition of the molecular cloud from which they formed. Therefore, the
abundances of heavy elements detected in the atmospheres of these stars provide important
information about the chemical evolutionary history of our Galaxy. In particular, the
study of the spectral, kinematic and orbital dynamical properties of mid-spectral stars in
the solar neighbourhood allows us to distinguish between different population groups in
our Galaxy.
Although the number of studies on metal-poor stars in the solar neighbourhood, where
the spectral, kinematic and orbital dynamical properties of these stars are investigated together, is minimal, their number is increasing day by day thanks to the developing
analysis techniques and survey programs. It is clear that the data, when the analysis
methods applied to the project stars studied in this thesis are applied to a larger group
of stars of statistical significance, will make a significant contribution to the literature on
the chemical structures and dynamics of stars in the solar neighbourhood. As a matter of
fact, the analysis techniques applied in this thesis will be repeated for 90 metal-poor (-2.5
< [Fe/H] (dex) < -0.5) sample stars of the G spectral type, which are targeted for analysis
within the scope of the aforementioned TÜB˙ITAK 1001 project. In this sense, this thesis
can be considered as a preliminary analysis phase for the project. In addition to their
metal-poor characteristics, the high proper motion (μ > 100 mas/year) stars in the project
star group constitute %66 of the total sample size. The stars HD63791 and HD195633,
which were selected for the analysis in this thesis to represent the sample group, are high
proper motion stars. HD63791 is also a metal-poor star, which was chosen to create a
line list for the analysis of the ELODIE spectra of the whole project stars. Almost all the
sources to be analysed in this thesis are stars that exhibit large differences in temperature,
gravitational acceleration and metal abundances from those reported in the literature and
were analyzed in such a comprehensive framework (spectroscopic, kinematic and dynamical
methods) for the first time. To the best of our knowledge, there is no comprehensive
study in the literature on metal-poor high-motion stars of spectral type G that examines
the globular cluster or dwarf galaxy origins of these stars, using Bayesian ages, kinematic
and Galactic orbital parameters, metal and α-element abundances together.
In the future, the spectral, kinematic and orbital dynamics analysis methodology followed
in this thesis will continue to be applied to other project stars. The spectral analyses
carried out in a relatively limited spectral range with ELODIE spectra are planned to
be extended to cover a wider wavelength range, especially for project stars whose data
are listed in libraries providing high-resolution spectral data such as PolarBase. For this
purpose, the line identification of the star HD218209, whose PolarBase echelle spectrum
was obtained, have been partially completed (covering the wavelength range valid for
the ELODIE spectral library). With the final line list, the wavelength limit for spectral
analyses will be increased from 6800 Å to 10 000 Å.