Estudo de populações estelares de aglomerados abertos a partir de dados da missão Gaia DR2
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Study of open cluster stellar populations from Gaia DR2 mission data
Primeiro orientador
Membros da banca
Gustavo Andres Guerrero Eraso
Andres Eduardo Piatti
Wilton da Silva Dias
Orlando José Katime Santrich
Francisco Ferreira de Souza Maia
Andres Eduardo Piatti
Wilton da Silva Dias
Orlando José Katime Santrich
Francisco Ferreira de Souza Maia
Resumo
Aglomerados estelares são importantes objetos para o entendimento de como as estrelas
evoluem. Seus Diagramas Cor-Magnitude (CMDs) refletem os efeitos da evolução estelar
de objetos de mesma idade e composição química. Além disso a determinação de seus
parâmetros astrofísicos (idade, distância, excesso de cor e metalicidade) juntamente com a
distribuição espacial de uma amostra destes objetos fornece informações sobre a estrutura
e a evolução da própria Galáxia. Neste trabalho, utilizamos dados dos catálogos Gaia
DR2, 2MASS, APASS DR9 e PAN-STARRs DR1 para desenvolver um conjunto de
metodologias para a caracterização de aglomerados abertos, que nos permitiram obter
listas de membros precisas,coordenadas equatoriais, parâmetros astrométricos médios, raios
e magnitudes integradas. Utilizando 59 aglomerados abertos com idades compreendidas
entre 7.5 < log[t] < 9.9, construímos CMDs no plano G versus GBP − GRP e utilizamos
um método de correlação cruzada para comparar e agrupar os CMDs de idades parecidas.
Com os CMDs compostos, geramos um conjunto de isócronas empíricas de metalicidade
solar, que permitiram apresentar um panorama observacional da evolução estelar do visível
ao infravermelho dentro do intervalo de idades estudado. A partir da fotometria do Gaia,
realizamos calibrações inéditas de idades usando índices morfológicos dos CMDs baseados
nas diferenças de cor (∆(GBP − GRP )0 ) e magnitude (∆G) entre o clump de gigantes e o
turnoff. Como resultado, notamos que os modelos de evolução estelar PARSEC mostram
bom acordo com as isócronas empíricas, principalmente na sequência principal, tendendo
a reproduzir a diferença ∆G, porém falhando em demonstrar a diferença ∆(GBP − GRP)0
para idades inferiores a log[t] = 8.8, superestimando-a. Ao mesmo tempo mostram-se
sistematicamente mais azuis na baixa sequência principal (MG > 9), especialmente para
metalicidades superiores à metalicidade solar, mostrando que os modelos ainda apresentam
falhas nas transformações de cores nestes intervalos de luminosidade. A partir de dados do
Gaia DR2, foi estabelecida uma metodologia inédita para a busca de novos aglomerados em
campos estelares densos baseada em sobredensidades no espaço astrométrico. A metodologia
mostrou-se mais efetiva do que diversos métodos de inteligência artificial, especialmente
para objetos mais esparsos. Reportamos a descoberta de 62 novos aglomerados com idades
entre 6.9 < log(t) < 9.55, distâncias entre 910 < d(pc) < 6300 e excesso de cor entre
0.15 < E(B −V ) < 2.32, possuindo entre 10 e 600 membros. Os novos objetos se encontram
no disco Galáctico (−200 < z < 200pc), projetados principalmente na direção do Bojo
Galáctico (−10 < l < 10 deg, −5 < b < 5 deg) e são menos concentrados do que a média
dos aglomerados da Galáxia.
Abstract
Star clusters are important objects for understanding how stars evolve. Their Color-
Magnitude Diagrams (CMDs) show the effects of stellar evolution of coeval objects of same
chemical composition. Furthermore, the determination of their astrophysical parameters
(age, distance, color excess and metallicity) together with the spatial distribution of a
sample of these objects provides information about the structure and the evolution of
the Galaxy itself. In this work, we use data from Gaia DR2, 2MASS, APASS DR9 and
PAN-STARRs DR1 catalogs to produce a set of methodologies for characterization of open
clusters, where precise memberlists, positions, mean astrometric parameters, integrated
magnitudes and radii were obtained. Using a sample of 59 open clusters with ages between
7.5 < log[t] < 9.9, we have built CMDs in the G versus GBP − GRP plane and use a
cross-correlation method to compare and group CMDs of similar age to produce composite
CMDs, from which we generate a set of empirical isochrones of solar metallicity, presenting
an observational overview of the stellar evolution from visible to infrared within the studied
age interval. Using Gaia photometry, we carried out unprecedented age calibrations based
on morphological indices of CMDs based on color (∆(GBP − GRP)0 ) and magnitude (∆G)
differences between the red clump and the turnoff. Our results show that PARSEC stellar
evolution models present good agreement with empirical isochrones, mainly on the main
sequence, where they tend to faithfully predict the difference ∆G. However, they fail to
demonstrate the difference ∆(GBP − GRP)0 for ages lower than log[t] = 8.8, overestimating
it. At the same time, they are systematically bluer in the low main sequence (M G > 9),
especially for metallicities higher than the solar metallicity, showing that the models
still present flaws in the color transformations in these luminosity intervals. Based on
Gaia DR2 data, an unprecedented methodology was established for the search for new
clusters in dense stellar fields based on overdensities in astrometric space. The methodology
proved to be more effective than several machine learning methods, especially for sparse
objects. We report the discovery of 62 new clusters with ages between 6.9 < log(t) < 9.55,
distances between 910 < d(pc) < 6300 and color excess between 0.15 < E(B − V ) < 2.32,
having between 10 and 600 members. The new objects are located in the Galactic disk
(−200 < z < 200pc), projected mainly towards the Galactic Bulge (−10 < l < 10 deg,
−5 < b < 5 deg) and are less concentrated than the average Galactic clusters.
Assunto
Aglomerado de estrelas, Via Láctea
Palavras-chave
Aglomerados de estrelas, Via Láctea, Diagrama HR
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