[論文レビュー] Discovery of a young and massive stellar cluster: Spectrophotometric near-infrared study of Masgomas-1

S. Ramírez Alegría, A. Marín-Franch+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 19, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 37被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、近赤外光度法および分光法を用いて、銀河のシュクツム＝セントルス腕に位置する若年（8–10 Myr）、高質量（1.94 ± 0.28 × 10⁴ M☉）の星団 Masgomas-1 の発見と物理的特徴の同定を報告する。星団の存在は、OB型星および赤超巨星の検出により確認され、距離は3.53⁺¹.⁵⁵₋₁.⁴⁰ kpcと推定され、銀河の円盤部に顕著な遮へいを受ける高質量星団の存在が示された。

ABSTRACT

Context: Recent near-infrared data have contributed to the discovery of new (obscured) massive stellar clusters and massive stellar populations in previously known clusters in our Galaxy. These discoveries lead us to view the Milky Way as an active star-forming machine. Aims: The main purpose of this work is to determine physically the main parameters (distance, size, total mass and age) of Masgomas-1, the first massive cluster discovered by our systematic search programme. Methods: Using near-infrared (J, H, and Ks) photometry we selected 23 OB-type and five red supergiant candidates for multi-object H- and K-spectroscopy and spectral classification. Results: Of the 28 spectroscopically observed stars, 17 were classified as OB-type, four as supergiants, one as an A-type dwarf star, and six as late-type giant stars. The presence of a supergiant population implies a massive nature of Masgomas-1, supported by our estimate of the cluster initial total mass of (1.94\pm0.28)\cdot10^4 M_{sun}, obtained after integrating of the cluster mass function. The distance estimate of 3.53 kpc locates the cluster closer than the Scutum--Centaurus base but still within that Galactic arm. The presence of an O9V star and red supergiants in the same population indicates that the cluster age is in the range of 8 to 10 Myr.

研究の動機と目的

• 系統的な近赤外サーベイを用いて、銀河の平面部に存在する新しい高質量・遮へいを受ける星団を同定・特徴付けること。
• 距離、サイズ、全質量、年齢などの物理的パラメータを特定し、Masgomas-1が銀河内星形成に果たす役割を評価すること。
• 星間減光によって隠された星団を検出・分類するための近赤外技術の信頼性を検証すること。
• 特にシュクツム＝セントルス腕領域において、過去のサーベイが高減光星団を逃していた可能性を考慮し、高質量星団の集計に貢献すること。

提案手法

• 銀河の平面部（l = 20°–45°, b = 0°–5°）における2MASSの近赤外光度法（J, H, K_S）を用い、色-等級選別によりOB型星候補を同定した。
• 赤く明るいK_S < 6でJ–K_S ≈ 4の特徴を示す星を基準に、23個のOB型星候補および5個の赤超巨星候補を選別した。
• ウィリアム・ヘーシュェル望遠鏡に搭載されたLIRIS装置を用いてHバンドおよびKバンドのマルチオブジェクト分光法を実施し、28個の星を分光的に分類した。
• 17個のOB型星および4個の超巨星に対して個々の距離と減光を測定し、共通の距離と一貫した赤化を確認した。
• 星団の全質量を推定するために、高質量領域の初期質量関数（SalpeterおよびKroupa）に適合させた。
• O9 V型星（主系列寿命≤10 Myr）および赤超巨星（約6.5 Myr以降に形成）の存在を根拠に、星団の年齢を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新たに発見された高質量星団Masgomas-1の距離、サイズ、全質量、年齢は何か？
• RQ2 O9 V型星および赤超巨星の存在が、星団の年齢と進化段階にどのように制約を加えるか？
• RQ3 Masgomas-1の全初期質量は何か？ また、10⁴ M☉を超える高質量星団の基準を満たしているか？
• RQ4 近赤外光度法および分光法が、銀河の平面部に存在する遮へいを受ける高質量星団の検出・特徴付けにどの程度有効であるか？
• RQ5 Masgomas-1のシュクツム＝セントルス腕内での位置は、RSGC1–RSGC3などの既知の高質量星団と比較してどう異なるか？

主な発見

• Masgomas-1は、O9 V型星（寿命≤10 Myr）および赤超巨星（約6.5 Myr以降に形成）の存在により、8–10 Myrの若年で高質量の星団であると特定された。
• 星団の距離は3.53⁺¹.⁵⁵₋₁.⁴⁰ kpcと決定され、シュクツム＝セントルス腕内に位置するが、その基部には当たらない。
• 全初期質量は(1.94 ± 0.28) × 10⁴ M☉と推定され、Kroupa初期質量関数の統合に基づき、高質量星団としての分類が確認された。
• 分光的解析により、17個のOB型星、4個の超巨星（1個のイエローサン、3個のレッドスーパーギアント）、1個のA型矮星、6個の遅れ型巨星が確認され、星団の高質量性が裏付けられた。
• 28個の星に対する個々の距離および減光測定値は、共通の星団距離と整合的であり、星団の物理的一体性が検証された。
• 星団はIRAS 18497+0022源の近くに位置し、赤く明るい星の集積が観測され、通常の銀河平面部の高質量星団に見られる赤超巨星集団と一致した。