[論文レビュー] First VLT spectra of white dwarfs in a globular cluster

S. Moehler, U. Heber+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、球状星団NGC 6397における白色矮星の初回のVLTスペクトルを提示し、低SN比スペクトルを用いて4つの水素豊富なDA白色矮星を確認した。白色矮星の大気パラメータ—有効温度と表面重力—を導出し、質量と絶対等級を推定可能であることを示した。これにより、集団への独立した距離決定が可能となり、白色矮星の質量を全集団で一定と仮定した場合、系統的バイアスが生じることが明らかになった。

ABSTRACT

We present the first spectra obtained with the Very Large Telescope for white dwarfs in a globular cluster. Estimates of atmospheric parameters are obtained and compared to evolutionary tracks. We discuss possible implications for the distance scale of globular clusters and white dwarf evolution and demonstrate how white dwarfs might be used to establish an independent distance scale to globular clusters.

研究の動機と目的

• 非常に大型望遠鏡（VLT）を用いて、球状星団における白色矮星の初回の高品質な分光データを取得すること。
• NGC 6397の個々の白色矮星の、大気パラメータ—有効温度と表面重力—を特定すること。
• 白色矮星を標準標準光源として用いることで、球状星団への独立した距離決定が可能かどうかを検証すること。
• 白色矮星の質量と冷却曲線が、球状星団の距離モジュラスおよび進化モデルに与える影響を調査すること。
• 白色矮星から導かれた距離が、既存の光学的およびHipparcosベースの距離推定値と整合しているかどうかを評価すること。

提案手法

• VLTのFORS1マルチオブジェクト分光計を用いて、NGC 6397の白色矮星候補の低SN比（S/N ≈ 10）スペクトルを取得した。
• バルマー線のプロファイルを用いて、モデル大気を用いたスペクトルフィッティングにより、有効温度を導出した。
• 水素豊富な（DA）白色矮星の理論的モデルと観測スペクトルを比較することで、表面重力（log g）を推定した。
• 炭素酸化物（C/O）およびヘリウム（He）白色矮星の進化曲線の間で、導出パラメータを補間して質量を推定した。
• 異なるlog gと温度の組み合わせについて、Bergeronら（1995a）の光度校正を用いて絶対等級を計算した。
• 異なる質量と表面重力の仮定に基づいて、各星の距離モジュラスを計算し、既存の距離推定値と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 球状星団領域における低SN比VLTスペクトルから、白色矮星の大気パラメータを信頼性を持って導出できるか？
• RQ2 NGC 6397における白色矮星の質量範囲は何か？また、水平分岐の形態から予想される理論的期待値と比較するとどうなるか？
• RQ3 白色矮星から導かれた距離モジュラスは、NGC 6397の既存の光学的およびHipparcosベースの距離推定値とどのように一致するか？
• RQ4 集団全体で白色矮星の質量を一定と仮定すると、距離決定に系統的バイアスが生じるか？
• RQ5 サンプル内の最も冷却した白色矮星が、ZZ Ceti不安定帯付近に位置しているか？これは、光度変動の可能性を示唆するか？

主な発見

• NGC 6397の4つの白色矮星候補が、スペクトル解析により水素豊富なDA白色矮星として確認された。
• 最も明るい星、WF4-358の質量は（0.36 ± 0.12）M☉と推定され、ヘリウムコア白色矮星と整合的であるが、誤差範囲が広いためC/O白色矮星である可能性も排除できない。
• バルマー線から導出した有効温度は、Bergeron ら（1995a）のモデルを用いた（V-I）0色から得られた光度推定値とよく一致した。
• 同じlog g値を用いた距離モジュラスは、サンプル全体で系統的に変化していた：最も明るい星（WF4-358）では距離が最小、最も暗い星（WF2-846）では最大となった。
• log gが一定の条件下で、平均距離モジュラスは0.4 M☉では12.3、0.5 M☉では12.0、0.6 M☉では11.6となり、r.m.s.誤差は0.17 magであった。
• 導出された距離モジュラスの系統的変動は、集団全体で白色矮星の質量を一定と仮定した場合、距離推定にバイアスが生じる可能性を示唆しており、個々の質量決定の重要性を強調している。