[論文レビュー] Carbon stars in the Local Group

M. A. T. Groenewegen|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 2002

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、ローカル団銀の銀河における炭素星の集団をレビューし、2MASS JHKを含むマルチバンド光度測定を用いて全波長等価マグニチュードを導出し、星形成および化学的進化を評価する。炭素星の形成は金属量と星形成歴に強く依存しており、低金属量系では低パワーモードのAGB炭素星が少なく、最近の星形成が活発でないことを示唆する。また、明るさ関数がやや弱いため、低質量銀河では低明るさの炭素星が支配的であることが示唆される。

ABSTRACT

The current status of carbon stars in the Local Group and beyond, is discussed. Although many carbon stars and late M-stars have been identified in Local Group galaxies, a coherent understanding in terms of the chemical evolution- and star formation history of a galaxy is still largely lacking. Although a few major new surveys have been carried out over the last three years, the observational data is still incomplete in many respects: 1) for some of the larger galaxies only a small fraction in area has been surveyed so far, 2) surveys have been conducted using different techniques, and some of the older surveys are incomplete in bolometric magnitude, 3) only for some galaxies is there information about the late M-star population, or it is sometimes unpublished even when the data is available, 4) not all galaxies in the Local Group have been surveyed, 5) especially for some of the older work insufficient data is available to determine bolometric magnitudes. I have correlated carbon star positions with the 2MASS 2nd incremental data release to obtain $JHK$, and bolometric magnitudes, to remedy this situation in some cases. From the existing observations one can derive the following: the formation of carbon stars is both a function of metallicity and star-formation history. In galaxies with a similar star formation history, there will be relatively more carbon stars formed in the system with the lower metallicity. On the other hand, the scarcity of AGB type carbon stars in some galaxies with the lowest metallicity indicates that these systems have had a low, if any, star-formation over the last few Gyrs.

研究の動機と目的

• ローカル団銀の銀河における炭素星の観測状況を評価すること。特に、データの完全性と一貫性に焦点を当てる。
• 2MASS JHK光度測定と全波長補正を用いて、炭素星の全波長等価マグニチュードの推定を改善すること。
• 炭素星集団と銀河の化学的進化および星形成歴との関係を調査すること。
• 炭素星の明るさ関数およびC/M比が、矮星銀河における星形成歴を制約できるかを検討すること。
• 炭素星が距離指標としての信頼性と中年集団のトレーサーとしての有効性を評価すること。

提案手法

• 2MASS第2回インクリメンタルデータリリースと照合し、炭素星の位置とJHKマグニチュードを取得する。
• コストァとフロゲル（1996）およびベッセルとウッド（1984）の全波長補正（BC）を適用し、全波長等価マグニチュードを導出する。
• 色-色図（例：[78-81] vs. V-I）を用い、CNおよびTiO吸収バンドの特徴に基づいて炭素星を同定する。
• 複数の調査（例：大・小マゼラン雲、フォルナックス、Sgr dSph、NGC 2403、NGC 300）のデータを収集・照合し、完全性を評価する。
• 銀河ごとの炭素星の明るさ関数（LF）およびC星と遅れM星の比（C/M比）を分析する。
• 理論的モデル（Mouhcine & Lançon, 2002）と観測された炭素星LFおよびC/M比を比較し、化学的進化およびAGB進化を組み込んだものとする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のローカル団銀の銀河における炭素星調査は、どの程度完全で一貫性があるか？
• RQ2 炭素星の明るさ関数およびC/M比は、銀河の星形成および化学的進化歴をどの程度反映しているか？
• RQ3 低金属量銀河ではなぜAGB型炭素星が乏しく、これは最近の星形成にどのような意味を持つのか？
• RQ4 炭素星の平均全波長等価マグニチュードを信頼できる距離指標として用いることができるか？その精度にどのような制限があるか？
• RQ5 観測バイアス（例：光度測定や選別基準の問題）は、炭素星集団の解釈にどのように影響するか？

主な発見

• 完全に調査された銀河における炭素星の明るさ関数（LF）の平均絶対全波長等価マグニチュードは、–4から–5の間であり、中年集団が強く存在することを示唆する。
• NGC 2403およびNGC 300では、炭素星の平均全波長等価マグニチュードが他の銀河よりも顕著に明るく、これは本質的差異ではなく、調査の不完全性による可能性が高い。
• 明るさが弱い銀河では、炭素星の平均マグニチュードが高くなる（暗くなる）傾向があり、そのうちの大部分が低明るさの炭素星である。これは、最近の中年集団が存在しないことを示唆する。
• 金属量が低下するにつれて、炭素星と遅れM星の比（C/M比）が増加する傾向があり、これは低金属量星が炭素豊富化に至るための熱パulsが少ないという理論的予測と整合する。
• C/M比および炭素星LFは、固定された金属量または視覚的マグニチュードにおいて顕著な散らばりを示しており、これらを正確な距離指標として用いることは制限される。
• Mouhcine & Lançon（2002）の理論的モデルは、異なるハッブル型に応じた典型的な星形成歴を仮定することで、観測されたC/M比およびLFの傾向をうまく再現しており、銀河進化のプローブとしての有効性を裏付けている。