[論文レビュー] Confirmation Of Two New Galactic Bulge Globular Clusters: FSR 19 and FSR 25

C. Obasi, M. Gómez+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2021

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 54被引用数 21

ひとこと要約

本研究は、VVVXおよび2MASS調査の深紫外赤外線画像と、Gaia EDR3のアストロメトリーおよび固有運動を組み合わせることで、はくちょう座の銀河バルジに位置するFSR 19およびFSR 25が真の低光度球状星団であることを確認した。解析により両星団の距離は約7 kpc、年齢は約11 Gyr、[Fe/H] = -0.5 dex、それぞれの統合mag Ks ≈ -7.7および-7.3 magであることが判明し、これによりこれらは既知の最も明るさが弱いバルジ球状星団の一部に含まれる。

ABSTRACT

Globular clusters (GCs) in the Milky Way (MW) bulge are very difficult to study because: i) they suffer from the severe crowding and galactic extinction; which are characteristic of these inner Galactic regions ii) they are more prone to be affected by dynamical processes. Therefore, they are relatively faint and difficult to map. However, deep near-infrared photometry like that provided by the VISTA Variables in the Via L\'actea Extended Survey (VVVX) is allowing us to map GCs in this crucial yet relatively uncharted region. Our results confirm with high confidence that both FSR 19 and FSR 25 are genuine MW bulge GCs. Each of the performed tests and resulting parameters provides clear evidence for the GC nature of these targets. We derive distances of 7.2$\pm$0.7 kpc and D=7.0$\pm$0.6 (corresponding to distance moduli of 14.29$\pm$0.08 and 14.23$\pm$0.07) for FSR 19 and FSR 25, respectively. Their ages and metallicities are 11 Gyr and [Fe/H]= -0.5 dex for both clusters, which were determined from Dartmouth and PARSEC isochrone fitting. The integrated luminosities are M$_{Ks}$(FSR 19) = -7.72 mag and M$_{Ks}$(FSR 25) = -7.31 mag which places them in the faint tail of the GC Luminosity Function. By adopting a King profile for their number distribution, we determine their core and tidal radii ($r_c$, $r_t$). For FSR 19, r$_{c}$= 2.76$\pm$0.36 pc and r$_{t}$=5.31$\pm$0.49 pc, while FSR 25 appears more extended with r$_{c}$= 1.92$\pm$0.59 pc and r$_{t}$=6.85$\pm$1.78 pc. Finally their mean GC PMs (from Gaia EDR3) are $\mu_{\alpha^\ast}$= -2.50 $\pm$0.76 mas $yr^{-1}$, $\mu_{\delta}$= -5.02 $\pm$0.47 mas $yr^{-1}$ and $\mu_{\alpha^\ast}$= -2.61 $\pm$ 1.27 mas $yr^{-1}$ , $\mu_{\delta}$= -5.23 $\pm$0.74 mas $yr^{-1}$ for FSR 19 and FSR 25, respectively. }

研究の動機と目的

• はくちょう座のバルジで明るさが弱く、強く遮へいを受けているFSR 19およびFSR 25が球状星団であるかどうかを確認すること。
• これらの候補の主な物理的パラメータ（距離、年齢、金属量、光度、構造的半径、固有運動）を測定すること。
• はくちょう座のバルジにおける高い消光と星の密集の課題を、深紫外赤外線画像と高精度アストロメトリーを用いて克服すること。
• 長年にわたり地図作成が困難であった、銀河の内側領域における低光度球状星団の数を増やすこと。

提案手法

• はくちょう座のバルジにおける消光効果を軽減するために、VVVXおよび2MASS調査の赤外線画像を用いた。
• VVVX、2MASS、Gaia EDR3のデータを統合し、星の集団の高精度な光度、アストロメトリー、固有運動を取得した。
• DartmouthおよびPARSECモデルを用いた色-等級図（CMD）解析と等時曲線フィッティングにより、年齢と金属量を導出した。
• 光度関数に対する強いKolmogorov-Smirnov（KS）検定を含む統計的検定を用い、星団の過剰密度が場の星と比較して有効に確認された。
• 核半径（rc）および潮汐半径（rt）の測定のために、数密度の半径分布にKingプロファイルをフィットした。
• 固有運動と光度的一致性に基づいて、外れ星を排除するためのきめ細やかな選別基準を採用し、サンプルの純度を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FSR 19およびFSR 25は真の球状星団であるのか、それとも場の星の過剰密度や他の星団系であるのか？
• RQ2 FSR 19およびFSR 25の距離、年齢、金属量、光度は何か？ 既知のバルジ球状星団と比較するとどうなるか？
• RQ3 核半径および潮汐半径といった構造的パラメータ、および固有運動の特徴が、これらが真の球状星団としての分類を支持するものか？
• RQ4 2MASS単独またはHバンド距離法による従来の推定値と比較して、FSR 19およびFSR 25の導出パラメータはどのように異なるか？
• RQ5 それらの低光度および低金属量が、はくちょう座の形成と進化の文脈でどのような意味を持つのか？

主な発見

• FSR 19およびFSR 25は、複数の独立したテストにより、高い信頼性ではくちょう座のバルジに存在する真の球状星団であると確認された。
• FSR 19の距離は7.2 ± 0.7 kpc（距離モジュラス14.29 ± 0.08 mag）、FSR 25の距離は7.0 ± 0.6 kpc（距離モジュラス14.23 ± 0.07 mag）である。
• 両星団とも、赤外線CMDへの等時曲線フィッティングにより、11 Gyrという一貫した年齢と[Fe/H] = -0.5 dexの金属量が得られた。
• 統合Ksバンド絶対等級は、FSR 19がMKs = -7.72 mag、FSR 25がMKs = -7.31 magであり、球状星団の光度関数の明るさが弱い尾部に位置する。
• FSR 19の核半径は2.76 ± 0.36 pc、潮汐半径は5.31 ± 0.49 pcであり、FSR 25はより広がっており、rc = 1.92 ± 0.59 pc、rt = 6.85 ± 1.78 pcであった。
• Gaia EDR3の固有運動は、共通の運動グループを示しており、FSR 19ではµα∗ ≈ -2.5 mas yr⁻¹、µδ ≈ -5.0 mas yr⁻¹、FSR 25ではµα∗ ≈ -2.6 mas yr⁻¹、µδ ≈ -5.2 mas yr⁻¹であった。