Delta Scuti yıldız DD UMa'nın tayfsal analizi
Spectroscopic analysis of the Delta Scuti type star DD UMa
Yazar: ASLI ELMASLI AKÇAR
Danışman: DR. LUCA FOSSATI ; PROF. DR. BERAHİTDİN ALBAYRAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences
Dizin: Atmosfer parametreleri = Atmospheric parameters ; Delta scuti yıldızları = Delta scuti stars ; Frekans analizi = Frequency analysis ; Kimyasal analiz = Chemical analysis ; Kinematik = Kinematic

Özet:
Bu çalışmada, yüksek dönme hızına sahip (vsini = 188 km/s) Delta Scuti türü değişen bir yıldız olan DD UMa'nın ilk ayrıntılı tayfsal analizi gerçekleştirildi. Analizde, Observatoire de Haute-Provence (Fransa) arşiv verisi ile Okayama Astrophysical Observatory (OAO, Japonya)'da elde edilen yüksek çözünürlüklü gözlemsel veriler kullanıldı. Yıldızın bu iki farklı gözlemevine ilişkin tayfsal verisinin kapladığı dalgaboyu aralığı ve S/N oranı sırasıyla 3850-6800 Å ve 3830-5600 Å ile 284 ve 50-409'dır.OAO'daki 1.88 m çaplı teleskoba bağlı HIDES tayfçekeri ile elde edilen zaman-sıralı verilere (R=47.000) FAMIAS programı (Zima 2008) ile fourier analizi uygulandı. DD UMa'nın temel zonklama frekansı (f1= 9.1303 c/d) ve dolayısıyla zonklama dönemi 0.1095 gün (2.6286 saat) olarak belirlendi.DD UMa'nın atmosfer parametrelerini belirleyebilmek için Observatoire de Haute-Provence'de 1.93 m çaplı teleskoba bağlı ELODIE tayfçekeri ile elde edilmiş verinin (R=42.000) içerdiği Hidrojen Balmer serisi çizgileri (H ? ve H ? ) kullanıldı. Model atmosfer hesaplaması LLmodel programı (Shulyak ve ark. 2004) ile gerçekleştirildi ve SYNTH3 programı (Kochukhov 2007) ile sentetik tayf üretildi. Sentetik tayf ile gözlemsel veri çakıştırılarak, ve ayrca Fe I/II için iyonizasyon denge durumu da dikkate alarak DD UMa'nın atmosfer parametreleri Tet=7450 ± 150 K, logg=3.98 ± 0.2 ve ? =2.7 ± 1 km/s olarak belirlendi.Yıldızın dönme hızı, ELODIE ve HIDES tayfçekerleriyle alınmış tayflarındaki temiz (unblend) soğurma çizgileri için sırasıyla, 188 ± 14 km/s ve 186 ± 11 km/s olarak hesaplandı. Hızlı dönen bu yıldızın tayfındaki çizgilerin çoğu örtüşmüş (blend) olduğundan geleneksel olarak kullanılan eşdeğer genişlik ölçümüne dayalı kimyasal bolluk hesabı yapılamaz. Bu nedenle, DD UMa'nın kimyasal bolluk değerlerini hesaplayabilmek için gözlemsel verisini en iyi temsil edebilen sentetik tayf üretilerek karşılaştırma yapıldı. Ayrıca yıldızın mevcut tayflarından hareketle atmosferinde Fe I, Fe II, Cr I, Cr II, Ti I, Ti II, Ni I, Ca I, Ca II, Mg I, MgII, Sc II, Ba II, Si I, Si II, Mn I, Na I atom ve iyonlarının var olabileceği görüldü. DD UMa yıldızının metal bolluğu ise Z = 0.013 ± 0.003 olarak hesaplandı. Z ? =0.0122 (Asplund ve ark. 2005) değerine göre DD UMa Güneş benzeri bir yıldızdır.DD UMa'nın Ursa Major grup üyeliği iki farklı ölçüte (kinematik ve tayfsal) göre irdelendi. HIDES verisinden hesaplanan radyal hız değeri kullanılarak yıldızın U, V ve W uzay hızları hesaplandı. Bu kinematik değerler, Ursa Major grubunun iki farklı bölgesine ilişkin değerler (çekirdek ve uzantısı) ile karşılaştırıldı. Ayrıca, tayfsal olarak bu çalışmada hesaplanan kimyasal bolluk değeri ([Fe/H]), Ursa Major grup üyelerinin ortalama [Fe/H] değeri ile mukayese edildi. Böylece DD UMa'nın, Ursa Major grubunun uzantısında yer alan bir üye yıldız olduğu belirlendi.

Abstract:
In this study, detailed spectral analysis was performed to the fast rotating (vsini = 188 km/s) Delta Scuti star DD UMa. During the analysis, archive data from the Observatoire de Haute-Provence (OHP, France) and high-resolution spectra which were obtained from the Okayama Astrophysical Observatory (OAO, Japan) were used. These two different data sets from two observatories cover a wavelength range of 3830-5600 Å and 3850-6800 Å and S/N ratio of 284 and 50-409, respectively.Fourier analysis with FAMIAS (Zima 2008) was performed to the time-series data (R=47.000) obtained with the HIDES spectrograph attached to the 1.88 m telescope at OAO. A fundamental frequency of f1= 9.1303 c/d, thus a pulsation period of 0.1095 day (2.6286 hour) was obtained.In order to determine the atmospheric parameters of DD UMa we used the Hydrogen Balmer lines (H ? ve H ? ) of the data obtained from the ELODIE spectrograph (R=42.000), which is attached to the 1.93 m telescope at the Observatoire de Haute-Provence. Model atmospheres were produced with LLmodels program (Shulyak et al. 2004) and converted to synthetic spectra with SYNTH3 (Kochukhov 2007). Fitting synthetic spectra to the observed ones and also taking Fe I/II ionisation equilibrium into consideration yields the atmospheric parameters as Teff=7450 ± 150 K, logg=3.98 ± 0.2 and ? =2.7 ± 1 km/s.The unblended absortion lines of the ELODIE and HIDES data yield a rotational velocity of 188 ± 14 km/s and 186 ± 11 km/s for DD UMa, respectively. Since the spectral lines of are mostly blended, we cannot use the classical equivalent width measurements to determine elemental abundances. Thus, we used synthetic spectra fitting technique to perform chemical abundance analysis for DD UMa. Fe I, Fe II, Cr I, Cr II, Ti I, Ti II, Ni I, Ca I, Ca II, Mg I, MgII, Sc II, Ba II, Si I, Si II, Mn I, Na I atomic species are present in the atmosphere of the star. DD UMa?s metallicity is Z = 0.013±0.003, which is close to solar (Z ? =0.0122, Asplund et al. 2005).The Ursa Major group membership of DD UMa was assessed by means of two criteria; kinematic and spectroscopic. The U,V, and W components of space velocity of DD UMa were calculated with the radial velocity derived from HIDES data. These kinematic values were compared with the two subgroups (nucleus and extended stream) of the Ursa Major group. By means of spectroscopy, the chemical abundance derived from this study was compared with the mean [Fe/H] value of Ursa Major group members. As a result, DD UMa is estimated to be a member of the extended stream of the Ursa Major group.