Investigation of Berkeley 68 and Stock 20 Open Clusters with Ground and Space-based Observations

Abstract

The present study performed detailed photometric and astrometric investigations of open clusters Berkeley 68 (Be 68) and Stock 20. In the analysis of the two clusters, CCD UBV photometric data were used together with the astrometric and photometric data published from Gaia's third data release (Gaia DR3). As a result of the membership calculations of the stars, those with probability values greater than 0.5 were accepted as physical members of the clusters. The number of these stars is 198 and 51 for Be 68 and Stock 20, respectively, and they were used in the determination of the astrophysical parameters of the two clusters. The color excess through the Be 68 and Stock 20 was obtained and as E(B-V)=0.520(0.032) and 0.400(0.048) mag, respectively, as well as the photometric metallicities were derived as [Fe/H]=-0.13(0.08) and 0.01(0.06) dex for the two clusters. Color-magnitude diagrams constructed from UBV and Gaia DR3 photometric data were considered in the determination of the cluster distance and age. The distance and age of the two clusters were determined by fitting the PARSEC isochrones on the color-magnitude diagrams according to the observational data by keeping the color excesses and photometric metallicity values obtained in the study as constant. These values are d=3003(165) pc and 2.4(0.2) Gyıl for Be 68, respectively, and 2911(216) pc ve 50(10) Myr, for Stock 20, respectively. Kinematic and dynamical orbital calculations show that the Be 68 belongs to the thin-disc component of the Galaxy and formed outside the Solar circle.

Keywords

• Open Cluster: Berkeley 68, Stock 20
• Stars: H-R Diagram
• Galaxy: Milky Way

Berkeley 68 ve Stock 20 Açık Kümelerinin Yer ve Uzay Tabanlı Teleskop Verileriyle İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada Berkeley 68 (Be 68) ve Stock 20 açık kümelerinin ayrıntılı fotometrik ve astrometrik çalışması yapılmıştır. İki kümenin analizlerinde, CCD UBV fotometrik ile Gaia'nın üçüncü veri sürümünde (Gaia DR3) yayımladığı astrometrik ve fotometrik verileri birlikte kullanılmıştır. Yıldızların kümeye üyelik hesaplamaları sonucunda olasılık değeri 0.5'den büyük olanlar kümelerin fiziksel üyeleri kabul edilmiştir. Bu yıldızların sayısı Be 68 ve Stock 20 için, sırasıyla, 198 ve 51 olarak belirlenmiş olup, iki kümenin astrofizik parametrelerinin tayininde kullanılmıştır. Kümelerin renk artığı ve fotometrik metal bolluğu tayininde iki-renk diyagramları kullanılmıştır. Buna göre, Be 68 ve Stock 20 kümeleri doğrultusundaki renk artıkları, sırasıyla, E(B-V)=0.520(0.032) ve 0.400(0.048) kadir, fotometrik metal bollukları da, sırasıyla,[Fe/H]=-0.13(0.08) ve -0.01(0.06) dex belirlenmiştir. Kümelerin uzaklık ve yaş tayininde UBV ve Gaia DR3 fotometrik verilerinden oluşturulan renk-parlaklık diyagramları kullanılmıştır. Çalışmada elde edilen renk artığı ve metal bolluğu değerleri sabit tutulmak suretiyle PARSEC eş-yaş eğrileri ilgili diyagramlar üzerinde gözlemsel verilere göre kaydırılarak iki kümenin uzaklık ve yaşı belirlenmiştir. Bu değerler Be 68 için, sırasıyla, d=3003(165) pc ve 2.4(0.2) Gyıl, Stock 20 için, sırasıyla, 2911(216) pc ve 50(10) Myıl'dır. Kinematik ve dinamik yörünge hesapları Be 68 kümesinin Galaksimizin ince-disk bileşenine ait olduğunu ve Güneş çemberi dışında oluştuğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Open Cluster: Berkeley 68
• Stock 20
• Stars: H-R Diagram
• Galaxy: Milky Way

References

1. Bertin, E., Arnouts, S., 1996, A&AS, 117, 393
2. Bisht, D., Yadav, R. K. S., Ganesh, S., Durgapal, A. K., Rangwal, G., Fynbo, J. P. U., 2019, MNRAS, 482, 1471
3. Bisht, D., Zhu, Q., Yadav, R. K. S., Durgapal, A., Rangwal, G., 2020, MNRAS, 494, 607
4. Bressan, A., Marigo, P., Girardi, L., Salasnich, B., Dal Cero, C., Rubele, S. Nanni, A., 2012, MNRAS, 427, 127
5. Bovy, J., Tremaine, S., 2012, ApJ, 756, 89
6. Bovy, J., 2015, ApJS, 216, 29
7. Buckner, A. S. M., Froebrich, D., 2013, MNRAS, 436, 1465
8. Cantat-Gaudin, T., Jordi, C., Vallenari, A., ve diğ., 2018, A&A, 618, A93

9. Cantat-Gaudin, T., Krone-Martins, A., Sedaghat, N., ve diğ., 2019, A&A, 624, A126
10. Castro-Ginard, A., Jordi, C., Luri, X., Julbe, F., Morvan, M., Balaguer-Nunez, L., Cantat-Gaudin, T., 2018, A&A, 618, A59
11. Castro-Ginard, A., Jordi, C., Luri, X., Cantat-Gaudin, T., Balaguer-Nunez, L., 2019, A&A, 627, A35
12. Chen, Y. Q., Nissen, P. E., Zhao, G., Zhang, H. W., Benoni, T., 2000, A&AS, 141, 491
13. Coşkunoğlu, B., Ak S., Bilir, S., ve diğ., 2011, MNRAS, 412, 1237
14. Cutri, R. M., Skrutskie, M. F., van Dyk, S., ve diğ., 2003, yCat, II/246
15. Eker, Z., Bakış, V., Bilir, S., ve diğ., 2018, MNRAS, 479, 5491
16. Gaia işbirliği, Vallenari, A., Brown, A. G. A., Prusti, T., ve diğ., 2022, eprint arXiv:2208.00211
17. Karaali, S., Bilir, S., Ak, S., Yaz, E., Coşkunoğlu, B. 2011, PASA, 28, 95
18. Kharchenko, N. V., Piskunov, A. E., Röser, S., Schilbach, E., Scholz, R.-D., 2005, A&A, 438, 1163
19. Kharchenko, N. V., Piskunov, A. E., Schilbach, E., Röser, S., Scholz, R. -D., 2012, A&A, 543, 156
20. Krone-Martins, Moitinho, A., 2014, A&A, 561, 57
21. Lada, C. J., Lada, E. A., 2003, ARA&A, 41, 57
22. Landolt, A. U., 2009, AJ, 137, 4186
23. Leggett, S. K., 1992, ApJS, 82, 351
24. Liu, L., Pang, X., 2019, ApJS, 245, 32
25. Maurya, J., Joshi Y. C., 2020, MNRAS, 494, 4713
26. McKee, C. F., Ostriker, E. C., 2007, ARA&A, 45, 565
27. Portegies, Zwart, S. F., McMillan, S. L. W., Gieles, M., 2010, ARA&A, 48, 431
28. Soubiran, C., Cantat-Gaudin, T., Romero-Gomez, M., ve diğ., 2018, A&A, 619, A155
29. Sung, H., Lim, B., Bessell, M. S., Kim, J. S., Hur, H., Chun, M. Park, B., 2013, JKAS, 46, 103