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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Raphael Augusto Pereira de Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Barbuy, Beatriz Leonor Silveira (Presidente)
Maia, Francisco Ferreira de Souza
Rossi, Silvia Cristina Fernandes
Santos Junior, João Francisco Coelho dos
Título em português
Múltiplas populações com filtros UV do Telescópio Espacial Hubble e ajuste de isócronas em aglomerados globulares do Bojo
Palavras-chave em português
Aglomerados globulares
Ajuste de isócronas
Bojo Galáctico
Diagramas cor-magnitude
Telescópio Espacial Hubble
Resumo em português
Os aglomerados globulares (GCs) são laboratórios essenciais no estudo da formação e evolução quimiodinâmica da Via Láctea, pois formaram-se durante os episódios iniciais de formação estelar das galáxias. Na última década, evidências observacionais fotométricas e espectroscópicas têm desafiado o paradigma clássico da formação dos GCs em um episódio único de formação estelar, dando origem ao debate sobre as múltiplas populações estelares. Com o objetivo de explorar esse fenômeno, o programa do Telescópio Espacial Hubble GO-13297 (UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters, PI G. Piotto) obteve fotometria para 57 GCs com os filtros UV/azul F275W, F336W e F438W (WFC3/UVIS), sensíveis às variações nas abundâncias de CNO e, portanto, capazes de distinguir múltiplas populações ao longo dos diagramas cor-magnitude. Combinados com fotometria anterior nos filtros do óptico F606W e F814W (programa GO-10775, PI A. Sarajedini), eles formam uma base de dados fotométricos sem precedentes para GCs. Este trabalho expõe a análise de sete desses aglomerados, sendo seis do Bojo Galáctico (NGC 6304, NGC 6624, NGC 6637, NGC 6652, NGC 6717 e NGC 6723) e um localizado no Halo interno para referência (NGC 6362). A amostra é representativa dos dois picos na distribuição de metalicidades dos GCs do Bojo, em [Fe/H] ~ -0.5 e -1.0. Adotou-se métodos homogêneos para a separação das múltiplas populações nos diferentes estágios evolutivos e para o ajuste de isócronas, com o intuito de analisar comparativamente os dois grupos de metalicidade e verificar se ocorre alguma diferença de idades detectável entre as múltiplas populações. Algoritmos de classificação com aprendizado de máquina, e métodos utilizando estatística Bayesiana (máxima verossimilhança e MCMC) foram implementados e uma ferramenta em Python, nomeada SIRIUS, foi desenvolvida pelo grupo. Os resultados apontam para uma tendência de idades maiores (~ 13 Gyr) para os GCs mais pobres em metais com ramo horizontal azul, comparado com 12.0-12.5 Gyr para os outros GCs. Os resultados para as múltiplas populações indicam idades ligeiramente mais altas para a primeira geração em geral, mas com diferenças menores que 400 Myr comparado com a segunda geração. O resultado de 13.14 +0.25/-0.43 Gyr para o aglomerado NGC 6717 surpreende pois este é o aglomerado menos massivo da amostra, com maior fração de estrelas da primeira geração e com um ramo horizontal azul estendido: aspectos que o colocam como um dos objetos mais velhos da Galáxia. Esses resultados são bastante relevantes, com impactos diretos nos cenários de formação das partes centrais da Galáxia.
Título em inglês
Multiple populations with UV filters from the Hubble Space Telescope and isochrone fitting in Bulge globular clusters
Palavras-chave em inglês
Color-magnitude diagrams
Galactic bulge
Globular clusters
Hubble Space Telescope
Isochrone fitting
Resumo em inglês
The globular clusters (GCs) are fundamental laboratories to study the formation and chemodynamical evolution of the Milky Way, as they formed during the initial episodes of star formation in galaxies. In the last decade, photometric and spectroscopic observational results have challenged the classical paradigm of GCs formation in a single star formation burst, giving rise to the debate about multiple stellar populations. With the purpose of better explore this phenomenon, the Hubble Space Telescope GO-13297 program (UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters, PI: G. Piotto) obtained photometry for 57 GCs with the UV/blue filters F275W, F336W and F438W (WFC3/UVIS), sensitive to variations in CNO abundances, and consequently able to distinguish multiple populations along the color-magnitude diagrams. Combined with previous photometry in the optical filters F606W and F814W (GO-10775 program, PI A. Sarajedini), they provide an unprecedented photometric database for GCs. This work presents the analysis of seven of these clusters, six of them from the Galactic Bulge (NGC 6304, NGC 6624, NGC 6637, NGC 6652, NGC 6717 and NGC 6723) and one located in the inner Halo for reference purposes (NGC 6362). This sample is representative of the two peaks in the metallicity distribution of Bulge GCs, with [Fe/H] ~ -0.5 and -1.0. We adopted homogeneous methods to the separation of multiple populations in the different evolutionary stages and to the isochrone fitting, with the purpose of analyze comparatively the two metallicity groups, and check whether there occurs any detectable age difference between the multiple populations. Classification algorithms with machine learning, and methods using Bayesian statistics (maximum likelihood and MCMC) were implemented and a Python tool, named SIRIUS, was developed by the group. The results point to a trend of larger ages (~ 13 Gyr) for the more metal-poor clusters with a blue horizontal branch, compared with 12.0-12.5 Gyr for the other GCs. The results for the multiple populations indicate slightly larger ages for the first generation in general, but with differences lower than 400 Myr compared with the second generation. The result of 13.14 +0.25/-0.43 Gyr for the cluster NGC 6717 is surprising because this is the least massive cluster of the sample, with the highest fraction of first generation stars and with a blue horizontal branch: features that place it as one of the oldest objects in the Galaxy. These results are quite relevant, with direct impacts on the formation scenarios of the innermost regions of the Galaxy.
 
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Data de Publicação
2019-07-05
 
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