[論文レビュー] Blue Stars and Binary Stars in NGC 6397: Case Study of a Collapsed-Core Globular Cluster

A. M. Cool, A. Bolton|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、ハッブル宇宙望遠鏡（HST）の画像を用いて、崩壊核を持つ球状星団NGC 6397における星間相互作用を調査し、青色の再発星（BSs）、増光変星（CVs）、そしておそらくヘリウム白色矮星（HeWDs）に焦点を当てる。2エポックのHSTデータを分析して固有運動を導出し、連星系を同定することで、主系列星の連星率が≤5–7%であることが判明。また、異常な星の強い中心集中は動的処理を示唆し、銀河中心から離れた場所に最近放出された可能性のある新しいCV候補が発見された。

ABSTRACT

The dense central region of NGC 6397 contains three classes of stars whose origins are likely related to stellar interactions: blue stragglers, cataclysmic variables, and probable helium white dwarfs. We summarize results concerning CVs and HeWD candidates that have been identified in two imaging studies with Hubble Space Telescope, including one CV candidate that appears well outside the cluster core. We also present results concerning binaries containing two main sequence stars in the central parts of the cluster. Proper motion information derived from two epochs of HST data is used to remove field stars from the sample. Binaries are then identified on the basis of their positions in the color-magnitude diagram. We set an upper limit of about 3% on the fraction of main sequence stars with primary masses in the range 0.45-0.8 solar masses and mass ratios q >~ 0.45. Extrapolating to all mass ratios gives an estimated binary fraction of less than about 5%-7%. Even in these small numbers, such pairs are likely to be key players in the processes that give rise to the more exotic stellar populations.

研究の動機と目的

• NGC 6397の密度の高いコアにおける異常星群（青色再発星、増光変星、ヘリウム白色矮星）の動的起源を理解すること。
• 複数エポックのHSTデータからの固有運動選別を用いて、星団の中心領域における主系列星の連星率を測定すること。
• CVおよびHeWD候補の空間的分布と運動学的特性を調査し、新たに同定された遠方のCV候補を含むこと。
• 連星系が星団の動的進化および異常星群の形成に果たす役割を評価すること。
• 観測された異常星の中心集中が、動的平衡と整合しているか、それとも最近の放出イベントを示唆しているかを検証すること。

提案手法

• 2エポックのHST/WFPC2画像を用いて、NGC 6397の星々の固有運動を測定し、アストロメトリック選別により場所星を除去した。
• 固有運動解析により、色-等級図における非一様な運動を検出することで、主系列星の中の連星系を同定した。
• 色-等級図（CMD）を、星団中心から57′′以内および外側の星々について別々に作成し、BS、CV、HeWDの空間的分布を比較した。
• 光度およびアストロメトリックデータを用いて、色、等級、変光特性に基づき、星を青色再発星、CV、またはおそらくヘリウム白色矮星に分類した。
• 新しいCV候補を約15コア半径の位置で同定し、その運動学的特性を解析してその起源と可能なかつての放出履歴を評価した。
• 主系列星の質量が0.45–0.8 M☉で、質量比が≥0.45の観測サンプルから外挿して、連星率の統計的上限を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6397の中心領域における主系列星の連星率はどの程度で、理論的予想と比較してどうか？
• RQ2 なぜ青色再発星は増光変星やヘリウム白色矮星候補よりも強く中心に集中しているのか？
• RQ3 約15コア半径も離れた場所に増光変星候補が存在するのは、どのように説明できるか？
• RQ4 観測された異常星の集積は、星団の重力ポテンシャルと平衡にあるのか、それとも最近の動的放出を示唆しているのか？
• RQ5 HSTデータからの固有運動測定は、場所星とクラスタ成員を高い精度で区別できるか？

主な発見

• 質量比が≥0.45で、主系列星の主星質量が0.45–0.8 M☉の星々の割合は≤3%に制限される。
• すべての質量比に外挿した結果、星団コアにおける主系列星の連星率は≤5–7%と推定される。
• 青色再発星、CV、おそらくヘリウム白色矮星という3つの異常星群すべてが、強い中心集中を示しており、密度の高いコアにおける動的処理を示唆している。
• 約15コア半径の位置に新しい増光変星候補が発見され、これは最近中心部から放出された可能性を示唆している。
• 遠方のCV候補の固有運動には顕著なずれが見られたが、これは広視野チップに位置し、ピクセルスケールが大きいことによる測定誤差の可能性が高い。
• 最も質量の大きな青色再発星の半径分布は、中心物体と整合しており、星団内の青色再発星の中で質量が最大と推定される。