Çok Büyük Kütleli Yıldızların Galaktik ve Küresel Kümelerdeki Kimyasal Yapıya Etkisi

Abstract

Çok büyük kütleli yıldızlar (ÇBKY); orta kütleli kara deliklerin oluşumu, ağır elementlerin oluşumu, küresel kümelerde görülen çoklu popülasyonların açıklanması, galaksilerin kimyasal yapısının değişmesi, büyük kütleli yıldız evriminin kuramsal olarak anlaşılması, erken evrende büyük yapıların ve galaksilerin oluşumunun açıklanmasında önemli rol oynar. Bu çalışmada, MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) yıldız evrim kodu kullanılarak, farklı başlangıç koşulları altında ÇBKY’lerin oluşum ve evrimi üzerine modeller oluşturulmuştur. Elde edilen modellerde kütle toplanma miktarı 0.03 M$_\odot$/yıl, başlangıç metal bolluğu ise 0.1 Z$_\odot$ olarak kullanılmıştır. Oluşturulan modellerde, küresel kümelerde gözlemlenen çoklu popülasyonların kaynağı olduğu düşünülen çok büyük kütleli yıldızların merkezlerinde Hidrojen yaktığı süreçte, farklı başlangıç koşulları altında hangi elementlerin oluşabileceği incelenmiştir. Çalışmada hidrojen (H), helyum (He), karbon (C), azot (N), oksijen (O), neon (Ne), sodyum (Na), magnezyum (Mg) ve alüminyum (Al) elementlerinin zamanla nasıl evrimleştiği kuramsal olarak ele alınmıştır.

Keywords

• Supermassive stars
• globular clusters
• multiple star populations
• intermediate-mass black hole

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

117F188, 119F077

Thanks

Bu çalışma 117F188 ve 119F077 nolu TÜBİTAK projeleri ve TÜBİTAK-BİDEB 2214-A tarafından desteklenmiştir.

The Effect of Supermassive Stars on the Chemical Structure in Galactic and Global Clusters

Abstract

Super-massive stars (SMS) play an important role in the formation of intermediate-mass black holes, the formation of heavy elements, the explanation of multi-populations in globular clusters, the chemical structure of galaxies, the theoretical understanding of the evolution of massive stars, and the formation of massive structures and galaxies in the early Universe. In this study, the Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA) stellar evolution code was used to construct models of the formation and evolution of SMSs under different initial conditions. The models used a mass accretion rate of 0.03 M$_\odot$/yıl and an initial metallicity of 0.1 Z$_\odot$. The models constructed investigate which elements can be formed under different initial conditions in the process of hydrogen burning in the cores of super massive stars, which is thought to be the source of the multiple populations observed in globular clusters. The study theoretically analyses the evolution of the elements Hydrogen (H), Helium (He), Carbon (C), Nitrogen (N), Oxygen (O), Neon (Ne), Sodium (Na), Magnesium (Mg) and Aluminium (Al) over time.

Keywords

• Supermassive stars
• globular clusters
• multiple star populations
• intermediate-mass black hole

Project Number

117F188, 119F077

References

1. Bastian N., Lardo C., 2018a, ARA&A, 56, 83
2. Bastian N., Lardo C., 2018b, ARA&A, 56, 83
3. Bedin L. R., Piotto G., Anderson J., Cassisi S., King I. R., Momany Y., Carraro G., 2004, ApJ, 605, L125
4. Bromm V., Larson R. B., 2004, ARA&A, 42, 79
5. Cannon R. D., Stobie R. S., 1973, MNRAS, 162, 207
6. Carretta E., ve diğ., 2009, A&A, 505, 117
7. Decressin T., Charbonnel C., Meynet G., 2007, A&A, 475, 859
8. Decressin T., Baumgardt H., Charbonnel C., Kroupa P., 2010, A&A,516, A73

9. Denissenkov P. A., Hartwick F. D. A., 2014, MNRAS, 437, L21
10. Frebel A., Norris J. E., 2015, ARA&A, 53, 631
11. Freeman K. C., Rodgers A. W., 1975, ApJ, 201, L71
12. Gardner J. P., ve diğ., 2006, Space Sci. Rev., 123, 485
13. Gieles M., ve diğ., 2018, MNRAS, 478, 2461
14. Gratton R., Sneden C., Carretta E., 2004, ARA&A, 42, 385
15. Gratton R. G., Carretta E., Bragaglia A., 2012a, A&ARv, 20, 50
16. Gratton R. G., Carretta E., Bragaglia A., 2012b, A&ARv, 20, 50
17. Häberle M., ve diğ., 2024, Nature, 631, 285
18. Haemmerlé L., Woods T. E., Klessen R. S., Heger A., Whalen D. J., 2018, ApJ, 853, L3
19. Hosokawa T., Yorke H. W., Inayoshi K., Omukai K., Yoshida N., 2013, ApJ, 778, 178
20. Hoyle F., Fowler W. A., 1960, ApJ, 132, 565
21. Kobayashi C., Karakas A. I., Lugaro M., 2020, ApJ, 900, 179
22. Koçak D., 2023a, PhD thesis, Ege University, Department of Astronomy and Space Sciences
23. Koçak D., 2023b, Turkish Journal of Astronomy and Astrophysics, 4, 138
24. Kudritzki R.-P., Puls J., 2000, ARA&A, 38, 613
25. Maeder A., 2009, Physics, Formation and Evolution of Rotating Stars. Springer, doi:10.1007/978-3-540-76949-1
26. Meynet G., Maeder A., 2002, A&A, 390, 561
27. Meynet G., Ekström S., Maeder A., 2006, A&A, 447, 623
28. Milone A. P., ve diğ., 2015, ApJ, 808, 51
29. Milone A. P., ve diğ., 2019, MNRAS, 484, 4046
30. Norris J. E., 2004, ApJ, 612, L25
31. Paxton B., Bildsten L., Dotter A., Herwig F., Lesaffre P., Timmes F., 2011, ApJS, 192, 3
32. Paxton B., ve diğ., 2013, ApJS, 208, 4
33. Piotto G., ve diğ., 2005, ApJ, 621, 777
34. Piotto G., ve diğ., 2007, ApJ, 661, L53
35. Prantzos N., Charbonnel C., Iliadis C., 2007, A&A, 470, 179
36. Renzini A., ve diğ., 2015, MNRAS, 454, 4197
37. Surace M., ve diğ., 2018, ApJ, 869, L39
38. Vink J. S., de Koter A., Lamers H. J. G. L. M., 2001, A&A, 369,574