Kalibracija period-luminozitet relacija promjenjivih zvijezda tipa Mira

master's thesis

• Title (english): Calibration of period-luminosity relations of Mira-type variable stars
• Author: Ivan Đukić
• Mentor: Lovro Palaversa (mentor)
• Mentor: Krešimir Pavlovski (komentor)
• Committee member: Krešimir Pavlovski (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Lovro Palaversa (član povjerenstva)
• Committee member: Matko Milin (član povjerenstva)
• Committee member: Vernesa Smolčić (član povjerenstva)
• Committee member: Nils Paar (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Physics); Zagreb
• Defense date and country: 2022-09-26, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Physics

Abstract

Ovisnost perioda promjene sjaja i luminoziteta periodički pulsirajućih promjenjivih zvijezda poznata je vise od stoljeća. U međuvremenu su period-luminozitet (PL) relacije postale standardni izbor u određivanju galaktičkih i izvangalaktičkih udaljenosti kada određivanje istih nije dostupno izravnim metodama, poput određivanja udaljenosti metodom trigonometrijske paralakse. Glavni cilj ovog rada je odrediti PL relacije promjenjivih zvijezda tipa Mira iz naše galaksije, Mliječnog puta. U početnom dijelu rada izlažem kratki povijesni pregled PL relacija, njihovu teorijsku pozadinu i opisujem prednosti (u kontekstu PL relacija) promjenjivih zvijezda tipa Mira u odnosu na ostale promjenjive zvijezde. Zatim iznosim podatke i metode kojima sam se koristio. Istraživanje je bilo temeljeno na podacima iz ASAS-SN kataloga, uz infracrvene magnitude (J, H i K_S) iz 2MASS kataloga te paralakse, periode i magnitude (G, G_BP i G_RP ) iz Gaia DR3 kataloga. Metoda preciznih paralaksi predstavlja osnovu ovog rada. Ona se oslanja na korištenje samo najkvalitetnijih podataka iz dostupnih kataloga. Odredio sam tri različite PL relacije, temeljene na magnitudi iz bliskog infracrvenog područja (K_S) te Wesenheit indeksima W_JK i W_G, a konačni rezultati provjereni su usporedbom s vrijednostima iz literature. Nadalje, zbog već poznate ovisnosti PL relacija o kemijskom sastavu zvijezda, ispitao sam istu i na galaktičkim mirama. Rezultati ukazuju kako galaktičke mire odabrane ovom metodom prate iste PL relacije kao i mire iz Velikog Magellanovog oblaka, a unutar W_G-log(P) ravnine dolazi do izraženijeg razdvajanja mira bogatih kisikom (O-mire) i mira bogatih ugljikom (C-mire). U zaključku rada diskutiram nedostatke provedene metode. Odbacivanje nepozitivnih paralaksi, filtriranje podataka prema relativnoj pogrešci paralakse i korištenjem veličina koje nelinearno ovise o paralaksi uvrštava predrasude u konačni uzorak. Kao nastavak na rezultate ovoga rada predlažem korištenje metode temeljene na astrometrijskom luminozitetu, koja bi trebala izbjeći sve spomenute nedostatke.

Abstract (english)

The relation between period and stellar luminosity of periodic variable stars has been known for over a century. Meanwhile, period-luminosity (PL) relations have become a standard tool for calculating galactic and extragalactic distances. The main goal of this thesis is to determine PL relations of galactic Mira-type variable stars. In the first half of the article, I have described a brief history of PL relations, theoretical background, and advantages of mira variables, as distance estimators, over other types of long-period variables. Then, I discuss the used data and methods. Research is based on data from the ASAS-SN catalog, supplemented with 2MASS near-infrared magnitudes (J, H, K_S) and parallaxes, periods, and magnitudes (G, G_BP, G_RP ) from the Gaia DR3 archive. The method of precise parallaxes is the foundation of this work. It is based on parallax-over-error filtering and other selection rules. I have determined three different PL relations, the first is based on near-infrared magnitude KS, and the other two on Wesenheit functions W_JK and W_G. I have compared the final results with already determined PL relations for LMC miras. The conclusion is that galactic Mira-type variables selected by this method follow similar PL relations as their LMC counterparts. Moreover, it is known how stars with different chemical compositions follow different PL relations. Hence, the chemical dependence of PL relations is also investigated. Results show more pronounced separation of O-rich and C-rich mira variables in W_G-log(P) plane. Finally, I have discussed shortcomings of used method, such as removing nonpositive parallaxes and filtering data based on parallax-over-error. Also, I have suggested the astrometry-based luminosity method for future improvements.

• Keywords: PL relacije; Mira; ABL; ASAS-SN; paralaksa; C-mire; O-mire; promjenjive zvijezde; Gaia
• Keywords (english): PL relations; Mira; ABL; ASAS-SN; parallax; C-rich; O-rich; variable stars; Gaia
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:068517
• Study programme: Title: Physics; specializations in: Research; Course: Research; Study programme type: university; Study level: integrated undergraduate and graduate; Academic / professional title: magistar/magistra fizike (magistar/magistra fizike)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2022-10-19 12:44:26