[論文レビュー] A Deep Optical Luminosity Function of NGC 6712 with the VLT: Evidence for Severe Tidal Disruption

Guido De Marchi, B. Leibundgut+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 11, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

NGC 6712の深紫外・可視望遠鏡（VLT）観測を用いて、本研究は、V~25およびR~23.5に達する、これまでで最も深い光学等級関数を構築した。主系列等級関数は、M_R~4.5でピークを示し、これは約0.75 M☉に対応しており、通常の集団よりも顕著に高い。このシフトは、銀河のバルジを深く通過したことで、潮汐破壊が顕著に発生し、低質量星が半光半径まで引き剥がされた強力な証拠と解釈される（近銀心距離~0.3 kpc）。

ABSTRACT

The VLT on Cerro Paranal was used to observe four fields located at 2.3' from the center of the Galactic globular cluster NGC 6712 in the V and R bands. The resulting color-magnitude diagram shows a well defined main sequence reaching down to the 5 sigma detection limit at V~25, R~23.5 or approximately 4 mag below the main sequence turn-off, the deepest obtained so far on this cluster. This yields a main sequence luminosity function that peaks at M_R~4.5 and drops down to the 50% completeness limit at M_R~8.5. Transformation to a mass function via the latest mass-luminosity relation appropriate to this object indicates that the peak of the luminosity function corresponds to ~0.75 Msolar, a value significantly higher than the ~0.25 Msolar measured for most other clusters observed so far. Since this object, in its Galactic orbit, penetrates very deeply into the Galactic bulge with perigalactic distance of ~0.3 kpc, this result is the first strong evidence that tidal forces have stripped this cluster of a substantial portion of its lower mass star population all the way down to its half-light radius and possibly beyond.

研究の動機と目的

• VLTを用いて、銀河の球状星団NGC 6712の最も深い光学等級関数を取得すること。
• 最新の質量-等級関係を用いて、観測された等級関数を質量関数に変換することで、NGC 6712の質量関数を調査すること。
• 潮汐力が星族に与える影響、特に低質量星の枯渇を評価すること。
• 銀河のバルジを深く通過したことで、特に低質量領域に顕著な質量損失が生じたかどうかを特定すること。
• 近銀心距離が~0.3 kpcの領域に位置する、集団における潮汐破壊の実証的証拠を提供すること。

提案手法

• パラナル天文台に設置された非常に大型望遠鏡（VLT）を用いて、VバンドおよびRバンドの深紫外・可視画像を取得した。
• 集団中心から2.3′離れた4つの領域を観測し、混雑を低減するとともに、動的範囲を最大化した。
• 色-等級図（CMD）を構築し、V~25およびR~23.5で5σ検出限界に達し、主系列の折り返し点より約4等級低い位置まで到達した。
• CMDから主系列等級関数を導出し、M_R~8.5（50%完全性）で完全性限界、M_R~4.5でピークを示した。
• NGC 6712に適用可能な最新の質量-等級関係を用いて、等級関数を質量関数に変換した。
• 導出されたピーク質量（~0.75 M☉）を他の球状星団のものと比較し、質量分離および潮汐剥がしの程度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6712の最も深い光学等級関数は何か？ その完全性限界は？
• RQ2 NGC 6712の星族質量関数のピーク質量は何か？ 他の球状星団と比べてどうか？
• RQ3 観測された質量関数のピークが、通常の集団よりも高い質量に位置しているかどうか？ これは低質量星の欠落を示唆するか？
• RQ4 NGC 6712の低質量星族に、銀河のバルジ通過に起因する潮汐剥がしがどの程度影響を与えているか？
• RQ5 近銀心距離が~0.3 kpcであることを踏まえ、観測された等級関数は潮汐破壊によって説明可能か？

主な発見

• VLT観測により、NGC 6712の最も深い光学等級関数が達成され、5σ検出限界はV~25およびR~23.5に達し、主系列の折り返し点より約4等級低い位置まで延びた。
• 主系列等級関数のピークはM_R~4.5、50%完全性はM_R~8.5に達しており、優れた深さと動的範囲を示している。
• 等級関数のピークは、星の質量で約0.75 M☉に対応しており、他の球状星団で一般的に観測される約0.25 M☉よりも顕著に高い。
• この高いピーク質量は、潮汐力が低質量星の大部分をNGC 6712から剥がした強力な証拠と解釈される。
• 近銀心距離が~0.3 kpcの深軌道にあることから、強い潮汐力が作用する領域に位置しており、観測された質量関数の欠落と整合的である。
• 結果から、潮汐破壊が半光半径まで、さらにはそれ以上にまで星族に影響を与え、長期間にわたり顕著な質量損失が生じたことが示唆される。