Astrophysical studies on open clusters: NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 and NGC 2682

Abstract

[eng] The aim of this thesis, devised as a collaboration between Spain and China, is the characterization of the open clusters NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 and NGC 2682, as well as the analysis of the results in the general framework of the Galactic clusters system. We have obtained astrometric catalogues from photographic plates (Shanghai Astronomical Observatory) and photometric catalogues from CCD uvbyH-beta photometry (Calar Alto and Roque de los Muchachos Observatories), and given membership lists for each cluster. Membership segregation recurs to the combination of parametric and nonparametric statistical methods, in a systematic approach. Moreover, we have determined the physical parameters of the clusters.

NGC1817, in Taurus, is a rich and old open cluster but very poorly studied. We have obtained photometry of a total of 7842 stars in an area of 65'x40' with a limiting magnitude of Combining astrometric and photometric criteria we have selected 1592 members. From this selection we found E(b-y) =0.19±0.05 (E(B-V) = 0.27), V0-MV = 10.9±0.6 and [Fe/H] = ­0.34 ±0.26. From isochrone fitting we get an age of log t = 9.05±0.05 (1.1 Gyr). The study of the size of the cluster gives us a half-sample radius of rh =11.75' (6 pc). NGC1807 is a bright group of stars close to NGC1817. We have not found any support for considering NGC1807 a real physical cluster. NGC1817 is a very extended cluster, with member stars covering the area of NGC1807.

We have obtained photometry of NGC2548 (M48), in Hydra, for a total of 4806 stars in an area of 34'x34' with a limiting magnitude of V aprox. equals to 22. From the selection of 331 members we find E(b-y) = 0.06±0.03 (E(B-V) = 0.08), V0-MV =9.3±0.5 (725pc, that is around 200pc above the Galactic plane) and [Fe/H]= ­0.24±0.27. Best isochrone fitting is for models with overshooting and an age of 400±100 Myr (log t =8.6). The size of the cluster gives us a half-sample radius of rh =14.38' (3.0pc).

NGC2682 (M67), in Cancer, is probably the best studied cluster of the Galaxy. We have used it as standard for the photometric transformations and thus, obtained accurate photometry of 1843 stars in an area of 50'x50' and with limiting magnitude V aprox. equals to 19. From the 776 members we get E(b-y) =0.03±0.03 (E(B-V) =0.04), V0-MV =9.7±0.2 and [Fe/H] =0.01±0.14. Comparing models with and without overshooting we adopt an age of 4.2±0.4 Gyr, coherent with previous studies. From the astrometric selection we get a half-sample radius of rh=9.84' (2.6pc).

All methods used, from the selection of a plate model for proper motions calculation, to the application of methods to the cluster/field segregation, have been rigorously evaluated. Besides the calculation of space velocities and Galactic orbits, we have studied mass functions, analysed mass segregation from luminosity functions, surface brightness profiles of the different stellar populations and relaxation times of the clusters. We have studied the existence of gaps in the main sequence and found a total of four gaps, one being a new detection.

[spa] "Estudios astrofísicos de cúmulos abiertos: NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 y NGC 2682ç"

El objetivo de esta tesis, producto de la colaboración entre España y China, es la caracterización de los cúmulos abiertos NGC 1807, NGC 1817, NGC 2548 y NGC 2682, así como el análisis de los resultados en el contexto del sistema de cúmulos de la Galaxia. Se han obtenido catálogos astrométricos a partir de placas fotográficas (Observatorio Astronómico de Shanghai) y fotométricos a partir de fotometría CCD uvbyH-beta (Observatorios de Calar Alto y Roque de los Muchachos), y generado listas de miembros para cada cúmulo. La segregación de miembros recurre de manera sistemática a la combinación de métodos estadísticos paramétricos y no-paramétricos. Asimismo, se han determinado los parámetros físicos de los cúmulos.

NGC1817, en Tauro, es un cúmulo viejo y rico pero poco estudiado. Se ha obtenido fotometría de un total de 7842 estrellas en un área de 65'x40' con magnitud límite V aprox. igual a 22. Combinando criterios astrométricos y fotométricos, se han seleccionado 1592 estrellas miembro. A partir de esta selección se encontraron los valores de E (b-y) =0.19±0.05 (E(B-V)= 0.27), V0-MV= 10.9±0.6 i [Fe/H] = ­0.34±0.26. Del ajuste de isocronas se obtiene una edad delog t = 9.05±0.05 (1.1 Ga). La determinación del tamaño del cúmulo da un radio de semimuestra de rh =11.75' (6.0 pc). NGC1807 es un grupo de estrellas brillantes cercano a NGC1817. Tras el estudio fotométrico y astrométrico podemos concluir que no hay ninguna evidencia a favor de la existencia de NGC1807 como un cúmulo físico real. Al contrario, parte de sus estrellas forman parte de NGC1817 que es un cúmulo muy extenso.

De NGC2548 (M48), en Hidra, hemos obtenido fotometría de un total de 4806 estrellas en un area de 34'x34' con una magnitud límite de V aprox. igual a 22 . De la selección final de 331 estrellas miembro encontramos E(b-y)= 0.06±0.03 (E(B-V) = 0.08), V0-MV =9.3±0.5 (725pc,es decir, alrededor de 200pc sobre el plano galáctico) y [Fe/H]= ­0.24±0.27. El mejor ajuste de isocronas es para modelos con convección penetrante con una edad de 400±100Ma (log t =8.6). El radio de semimuestra calculado a partir de la segregación astrométrica es rh =14.38' (3.0pc).

De NGC2682 (M67), en Cáncer, es probablemente el cúmulo abierto viejo más estudiado de la Galaxia. Al utilizarlo como estándar en la transformación de la fotometría, hemos obtenido unos resultados de gran calidad y extensión con un total de 1843 estrellas en un área de 50'x50' y una magnitud límite V aprox. igual a 19. Del total de 776 miembros, encontramos E(b-y) =0.03±0.03 (E(B-V) =0.04), V0-MV =9.7±0.2 y [Fe/H] =0.01±0.14. De la comparación entre modelos de convección penetrante y modelos canónicos, adoptamos una edad de 4.2±0.4Ga, en coincidencia con estudios anteriores. El radio de semimuestra de la selección astrométrica es rh=9.84' (2.6pc).

Todos los métodos utilizados, desde la elección del modelo de placa para el cálculo de los movimientos propios, hasta la aplicación de métodos a la segregación de cúmulo y campo, han sido evaluados de manera rigurosa. Además del cálculo de las velocidades espaciales y órbitas galácticas, se han estudiado las funciones de masa, analizado la segregación de masas a partir de funciones de luminosidad, perfiles de brillo superficial de las distintas poblaciones estelares y los tiempos de relajación de los cúmulos. Hemos estudiado la existencia de huecos en la secuencia principal y encontrado un total de cuatro huecos, uno de los cuales es una nueva detección.

[cat] RESUM:

"Estudis astrofísics de cúmuls oberts: NGC1807, NGC1817, NGC2548 i NGC2682"

L'objectiu d'aquesta tesi, producte d'una col·laboració entre Espanya i la Xina, és la caracterització dels cúmuls oberts NGC1807, NGC1817, NGC2548 i NGC2682, així com l'anàlisi dels resultats en el context del sistema de cúmuls oberts de la Galàxia. Hem obtingut catàlegs astromètrics a partir de plaques fotogràfiques (Observatori Astronòmic de Shanghai) i fotomètriques, a partir de fotometria CCD uvbyH-beta (Observatoris de Calar Alto i Roque de los Muchachos), i generat llistes de membres per a cada cúmul. La segregació de membres fa servir de manera sistemàtica la combinació de mètodes paramètrics i no paramètrics. Tanmateix, hem determinat els paràmetres físics dels cúmuls.

NGC1817, en Taure, és un cúmul vell i ric però molt poc estudiat. Van obtenir fotometria d'un total de 7842 estels en un àrea de 65'x40' fins a una magnitud V aprox. igual a 22. Combinant criteris astromètrics i fotomètrics, hem seleccionat 1592 estels membres. A partir d'aquesta selecció es van encontrar valors de E(b-y) =0.19±0.05 (E(B-V)= 0.27), V0-MV = 10.9±0.6 i [Fe/H] = ­0.34±0.26. Dels ajustos d'isòcrones podem deduir una edat de log t = 9.05±0.05 (1.1 Ga). La determinació de la grandària del cúmul ens dóna un radi de semi mostra de rh =11.75' (6.0 pc). NGC1807 és un grup de estels molt brillants a prop de NGC1817. Després de l'estudi fotomètric i astromètric podem concloure que no s'ha trobat cap evidència a favor de l'existència de NGC1807 com cúmul físic real. Per contra, part dels seus estels pertanyen a NGC1817, que és un cúmul molt extens.

De NGC2548 (M48), en Hidra, hem obtingut fotometria per a un total de 4806 estels en un àrea de 34'x34' fins a una magnitud límit de V 22. De la selecció final de 331 estels membres podem trobar E(b-y)= 0.06±0.03 (E(B-V)= 0.08), V0-MV =9.3±0.5 (725pc, és a dir, al voltant d'uns 200pc per sobre del pla galàctic) i [Fe/H]= ­0.24 ±0.27. El millor ajust d'isòcrones resulta per a models amb convecció penetrant d'una edad de 400±100Ma (log t =8.6). El radi de semi mostra calculat a partir de la segregació astromètrica es rh =14.38' (3.0pc). NGC2682 (M67), en Càncer, és probablement el cúmul obert vell més estudiat de la Galàxia. En utilitzar-lo com a estàndard a la transformació de la fotometria, hem obtingut uns resultats de gran qualitat i extensió amb un total de 1843 estels en un àrea de 50'x50' i una magnitud límit V aprox. igual a 19. D'un total de 776 estels membres, hem trobat E(b-y) =0.03±0.03 (E(B-V)=0.04), V0-MV =9.7±0.2 i [Fe/H] =0.01±0.14. De la comparació entre models de convecció penetrant i models canònics, hem adoptat una edat de 4.2±0.4Ga, en coincidència amb estudis anteriors. El radi de semi mostra de laselecció astromètrica es rh=9.84' (2.6pc).

Tots els mètodes utilitzats, des de l'elecció del model de placa per al càlcul de moviments propis fins l'aplicació de mètodes per a la segregació de cúmul i camp, han estat avaluats de manera rigorosa i crítica, adoptant-los a cada cas particular. A més del càlcul de les velocitats espacials i òrbites galàctiques, s'han estudiat les funcions de massa, analitzant la segregació de masses a partir de funcions de lluminositat, perfils de brillantor superficial de les distintes poblacions d'estels i els temps de relaxació dels cúmuls. Hem estudiat l'existència de buits a la seqüència principal i n'hem trobat un total de quatre, un dels quals representa una nova detecció.