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Estudio de las componentes galácticas en el entorno solar

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Universitat de Barcelona. Departament d'Astronomia i Meteorologia

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[spa] En el entorno solar encontramos estrellas de características físicas muy diferentes, pertenecientes a dos de las componentes estelares que forman la Galaxia: el disco (delgado y grueso) y el halo. Los datos astrométricos del catálogo Hipparcos de estrellas enanas FGK combinados con la fotometría infrarroja del catálogo 2MASS han permitido la determinación de los parámetros (cinemática, metalicidad, edad y luminosidad) de cada una de estas componentes en el entorno solar y establecer las posibles dependencias de estos parámetros con la temperatura y/o la metalicidad. En todo el proceso se ha puesto especial atención al correcto tratamiento de los errores y sesgos observacionales que se hayan podido introducir en la selección de las estrellas que forman nuestra muestra. 

La muestra construida contiene más de 11000 estrellas con datos astrométricos del catálogo Hipparcos, medidas de la velocidad radial (en un 20% de los casos) y fotometría en las bandas BV del visible y HK del infrarrojo, además de los colores del sistema Strömgren. Parte de esta fotometría se obtuvo en diversas campañas observacionales llevadasa cabo en el telescopio del OAN del Observatorio de Calar Alto y en el Telescopio Carlos Sánchezdel Observatorio del Teide. La fotometría se utilizó para obtener algunos de los parámetros físicos de las estrellas (metalicidad, gravedad superficial, temperatura) y una estimación del enrojecimiento estelar.

Para la determinación de la temperatura se ha utilizado la fotometría en las bandas VJHK. El método que hemos desarrollado se basa en la comparación entre la fotometría observada y la fotometría sintética calculada para cada una de estas bandas a partir de los modelos de atmósferas estelares. El método,aplicable a estrellas entre los 4000 K y los 8000 K, proporciona la temperatura y el semidiámetro angular, con unos errores estimados del orden del 1.5% y 2%, respectivamente. La aplicación del método a las 11000 estrellas de la muestra permite establecer una calibración de la temperatura en función del color (V-K)0 y de la metalicidad, con una dispersión de 20 K. A partir de la temperatura y el semidiámetro angular se han calculado también las correcciones bolométricas en las bandas V y K2MASS y establecido calibraciones en función de los mismos parámetros que en el caso de la temperatura. En este caso las dispersiones obtenidas son de 0.005 magnitudes.

La muestra se supuso formada por estrellas pertenecientes al disco delgado, disco grueso o halo.Las propiedades de cada una de estas componentes se obtuvieron a través del ajuste por máxima verosimilitud de un modelo de la muestra que incluía, además de las características físicas de la población de la cual ha sido extraída la muestra, los procesos de selección y los errores observacionales. Ello proporcionó los valores medios de la cinemática y metalicidad de cada componente galáctica, una calibración de su magnitud absoluta en función del color (V-K)0 y una estimación (corregida de sesgos observacionales) de la distancia individual a cada estrella. Las edades de cada componente fueron estimadas mediante el ajuste de isócronas teóricas en el diagrama HR, utilizando en el eje de luminosidades una determinación no sesgada de la misma calculada a partir de la distancia corregida de sesgos y de la corrección bolométrica.

Los resultados obtenidos muestran un halo con una edad de entre 12.5 y 13.5 Ga y metalicidad promedio[Fe/H]=-1.5; un disco grueso con una edad entre 10 y 12 Ga y [Fe/H]=-0.63, y un disco delgado que ha sido divido en dos subcomponentes jóvenes (edad inferior a 10 Ga), ambas de metalicidad solar pero con cinemática algo diferente, y una componente ligeramente más vieja y menos metáica que las anteriores. Por su parte los valores de la cinemática, en buen acuerdo con trabajos recientes basados también en datos  Hipparcos, indican la existencia de una relación de ésta con la edad y la metalicidad.

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The stars in the solar neighborhood belong to two different stellar components: the disk (thin and thick) and the halo. Astrometric data from Hipparcos catalog for FGK type stars, together with 2MASS infrared photometry, have allowed to determine the physical properties(kinematics, metallicity, age and luminosity) of those components, and to study their dependences with the temperature and/or metallicity. We focused the effort in a correct treatment of the observational errors and biases. Our sample contains more than 11000 stars with astrometric data, radial velocity (for 20% of the sample) and photometry in the BVJHK and Strömgren bands. The photometry was used to obtain the metallicity, surface gravity and temperature of each star, together with an estimation of the interstellar absortion. The temperature was calculated from VJHK photometry. Our method compares the observed photometry with synthetic photometry from the stellar atmosphere models. The method can be applied between 4000 and 8000 K and gets both the effective temperature and the angular semi-diameter,with an error about 1.5% and 2.0%, respectively. It also gets the bolometric correction in each band. The application to the stars of our sample allows to establish a calibration of the temperature and the bolometric correction in the V and K{2MASS) bands as function of the (V-K)color and the metallicity. The properties of each galactic component (thin and thick disc and halo)were obtained fitting a model of our sample (including physical properties, selection process and observational errors) using a maximum likelihood method. In this way we obtained, for each component, the mean values of the kinematics and metallicity, a calibration of the absolute magnitude as function of the (V-K) and metallicity, and an unbiased estimation of the individual distance. Finally, a fit of theoretical isochrones on the HR diagram of the different components allows to determine their age. The results show that the age of the halo is between 12.5 and 13.5 Gy and has a mean metallicity equal to -1.5; the age of the thick disk is between 10 and 12 Gy ([Fe/H]=-0.63); the thin disk seems to have two subcomponents with age less than 10 Gy, both of solar metallicity but different kinematics, and a third components, slightly older and with smaller metallicity. The values obtained for the kinematic are in good agreement with recent works, showing a kinematic-age-metallicity relation.

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Tesis Doctorals - Departament - Astronomia i Meteorologia

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Estudio de las componentes galácticas en el entorno solar