Estudo da dinâmica interna de aglomerados estelares com dados Gaia

Abstract

A ideia central deste projeto é estabelecer uma análise sistemática da distribuição radial de parâmetros cinéticos em diversos aglomerados estelares, com foco particular em aglomerados abertos. A investigação visa correlacionar tais parâmetros com propriedades fundamentais desses objetos estelares, como idade e massa estelar, conduzida por meio da análise de dados obtidos a partir de observações fotométricas e de movimento próprio, provenientes do satélite Gaia. Essas grandezas astrofísicas são amplamente empregadas para investigar as características universais da Via Láctea mediante fenômenos estelares em escala reduzida. Sabendo que a dispersão de velocidades é determinada pela gravidade do aglomerado, bem como pela energia térmica e cinética dos membros individuais desse objeto, infere-se que a sua idade, assim como a massa, devido a sua relação com a força gravitacional própria, podem afetar sua distribuição de velocidade radial. A idade do aglomerado desempenha um papel crucial nesse aspecto, uma vez que aglomerados mais antigos tiveram um período de evolução mais longo, o que permitiu que fossem submetidos a processos dinâmicos, como colisões e interações estelares, além de interações com o ambiente Galáctico, que puderam alterar sua estrutura e dinâmica. Dentro desse contexto, diagramas cor-magnitude (CMD) podem ser utilizados como contrapartidas observacionais de uma população estelar, uma vez que sua morfologia encapsula propriedades fundamentais associadas ao próprio aglomerado. Para alcançar tal objetivo, empregam-se aplicações computacionais, tais como o software fitCMD, que possibilita a obtenção dessas propriedades, além de outros programas que auxiliam no processo de descontaminação por estrelas de campo, com o intuito de realçar a morfologia intrínseca dos CMDs, conferindo maior precisão aos resultados obtidos. Ademais, parâmetros estruturais são derivados a partir da construção e análise dos perfis de densidade radial (RDP) e de dispersão de velocidade radial (VDP). Finalmente, a discussão individual de quatro aglomerados abertos em faixas de idade específicas junto a um aglomerado globular, NGC 6121, é realizada para fins de comparação. De maneira geral, aglomerados abertos jovens carecem de equilíbrio dinâmico, enquanto os mais antigos tendem ao relaxamento.

The central idea of this project is to establish a systematic analysis of the radial distribution of kinetic parameters in various star clusters, with a particular focus on open clusters. The investigation aims to correlate these parameters with fundamental properties of these stellar objects, such as age and stellar mass, conducted through the analysis of data obtained from photometric observations and proper motion derived from the Gaia satellite. These astrophysical quantities are widely used to investigate the universal characteristics of the Milky Way through stellar phenomena on a reduced scale. Knowing that the velocity dispersion is determined by the gravity of the cluster as well as by the thermal and kinetic energy of the individual members of this object, it is inferred that its age, as well as its mass, due to its relationship with its own gravitational force, can affect its radial velocity distribution. The age of the cluster plays a crucial role in this aspect, since older clusters had a longer evolution period, which allowed them to be subjected to dynamic processes such as collisions and stellar interactions, in addition to interactions with the galactic environment, which could alter their structure and dynamics. Within this context, color-magnitude diagrams (CMD) can be used as observational counterparts of a stellar population, since their morphology encapsulates fundamental properties associated with the cluster itself. To achieve this goal, computational applications are employed, such as the software fitCMD, which enables the obtaining of these properties, in addition to other programs that assist in the process of field star decontamination, with the aim of enhancing the intrinsic morphology of the CMDs and conferring greater precision to the results obtained. Furthermore, structural parameters are derived from the construction and analysis of radial density profiles (RDP) and radial velocity dispersion profiles (VDP). Finally, the individual discussion of four open clusters in specific age ranges along with a globular cluster, NGC 6121, is carried out for comparison purposes. In general, young open clusters lack dynamic equilibrium, while the older ones tend to relax.