Galaksimizdeki kalın diskin metal bolluğu gradyentinin incelenmesi
Investigation of metallicity gradient of the thick disc in the galaxy
Yazar: SABİHA TUNÇEL GÜÇTEKİN
Danışman: PROF. DR. SELÇUK BİLİR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı / Astronomi ve Uzay Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences

Özet:
Doktora tez çalışmasında SDSS fotometrik sisteminde yeni metal bolluğu ve mutlak parlaklık kalibrasyonlarının oluşturulması ve geliştirilen bu yeni kalibrasyonların kuzey Galaktik yarıküredeki orta/yüksek Galaktik enlemlerdeki geniş bir yıldız alanına uygulanarak Galaksimizin kimyasal oluşum ve evrimi sınanmıştır. Literatürdeki duyarlı fotometrik, tayfsal ve astrometrik verileri bulunan 168 F ve G tayf türünden anakol yıldızı kullanılarak mor-ötesi artığı yöntemiyle metal bolluğu ve mutlak parlaklık kalibrasyonları oluşturulmuştur. SDSS DR12 fotometrik verilerinden kuzey Galaktik yarıkürede b > 50 derece için ve -2 < [Fe/H] < 0.3 dex metal bolluğu aralığında belirlenen 1,437,467 F ve G tayf türünden anakol yıldızlarına üretilen kalibrasyonların uygulanmasıyla Galaksi merkezinden radyal ve Galaktik düzlemden dik doğrultularda metal bolluğu gradyentleri hesaplanmıştır. 

İnce disk bileşeninin etkin olduğu Galaksi düzleminden dik uzaklık aralığı 0.5 < Z < 1.74 kpc için hesaplanan ortalama radyal metal bolluğu gradyenti d[Fe/H]/dR = -0.042 (0.011) dex/kpc iken kalın disk ve halo bileşenleri için radyal metal bolluğu gradyenti sıfıra yakındır. Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyentlerinin hesaplanmasında Galaksi merkezinden 6 < R < 10, 10 < R < 15 ve 15 < R < 20 kpc radyal uzaklık aralıkları dikkate alınmıştır. 6 < R < 10 kpc uzaklık aralığında belirgin olan ince disk popülasyonu için                                 (0.5 < Z < 2 kpc) Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyenti                                                            d[Fe/H]/dZ = -0.308(0.015) dex/kpc ve kalın disk popülasyonu için de (2 < Z < 5 kpc)                                               d[Fe/H]/dZ = -0.164(0.011) dex/kpc hesaplanmıştır. 10 < R < 15 kpc uzaklık aralığında hesaplanan Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyenti kalın disk e halo popülasyonları için, sırasıyla, d[Fe/H]/dZ = -0.172(0.012) ve d[Fe/H]/dZ = -0.007(0.001) dex/kpc'tir. Galaksinin halo bileşenin etkin olduğu 15 < R < 20 kpc uzaklık aralığında Galaktik düzlemden dik doğrultudaki metal bolluğu gradyenti sıfıra yakın hesaplanmıştır.  

Tez çalışmasında gözlemlerden hesaplanan Galaksi merkezine radyal ve Galaktik düzleme dik doğrultulardaki metal bolluğu gradyentleri sentetik yıldız sayımı modeli olarak bilinen Galaxia'dan elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Gözlemsel ve sentetik yıldızlardan hesaplanan metal bolluğu gradyentleri birbiriyle ile uyumludur. 

Sonuç olarak, ince disk yıldızlarından hesaplanan radyal metal bolluğu gradyenti ince diskin içten dışa doğru oluşum senaryosunu desteklerken, kalın disk ve haloda radyal metal bolluğu gradyentinin bulunamaması ise bu bileşenlerin böyle bir oluşum süreci geçirmediğini gösterir. Öte yandan, üç Galaktik bileşen için hesaplanan Galaktik düzleme dik doğrultudaki metal bolluğu gradyentlerinin varlığı genel olarak Galaksimizin bir bütün olarak çökme senaryosunu desteklemektedir.

Abstract:
PhD thesis study is aimed to test the Galactic chemical formation and evolution by developing new metallicity and absolute magnitude calibrations in SDSS photometric system and applying these new calibrations on a star field at middle/high Galactic latitudes on the northern Galactic hemisphere. To do so, 168 F and G spectral type main-sequence stars with accurate photometric, spectroscopic and astrometric data were used in ultra-violet excess method in order to developed metallicity and absolute magnitude calibrations. Then, these calibrations were used on 1,437,467 F and G spectral type main-sequence stars, which their metallicity range -2 < [Fe/H] < 0.3 dex, that reside on northern Galactic hemisphere at b > 50 degree of SDSS DR12 to calculate metallicity gradients radial from Galactic center and vertically from the Galactic plane. 

Average calculated radial metallicity gradient for thin disc, which is effective on 0.5 < Z <1.74 kpc is d[Fe/H]/dR = -0.042(0.011) dex/kpc, while this values are closer the zero thick disc and halo. 
In vertical metallicity gradient calculations from the Galactic plane 6 < R < 10, 10 < R < 15, and 15 < R < 20 kpc radial distance intervals were considered. For the thin disc population which is prominent at 6 < R < 10 kpc distance interval vertical metallicity gradient is  d[Fe/H]/dZ = -0.308(0.015) dex/kpc and for thick disk in the same interval vertical metallicity gradient is d[Fe/H]/dZ = -0.164(0.011) dex/kpc. In 10 < R < 15 kpc distance interval vertical metallicity gradient for the thick disc and halo are d[Fe/H]/dZ = -0.172(0.01)2 and d[Fe/H]/dZ = -0.007(0.001) dex/kpc, respectively. In 15< R < 20 kpc distance interval vertical metallicity gradient give values closer to zero. 

In thesis study, the observational metallicity gradients values both for radial and vertical directions from Galactic centre and Galactic plane, respectively, are compared with the synthetic results of Galaxia model which uses the star count methods. Both calculations that were performed for observed and synthetic values are coherent with the metallicity gradient results that were obtained directly from observational data in this study. 
Finally, the thin disc radial metallicity gradient supports the inside out formation scenario, while thick disc and halo have no radial metallicity gradient, which suggests that these components have not been through the similar formation process. On the other hand, the metallicity gradients perpendicular to the Galactic plane calculated for all three Galactic components give support to the monolithic collapse scenario of the Galactic formation.