[論文レビュー] Globular Clusters in the Sagittarius stream. Revising members and candidates with Gaia DR2

M. Bellazzini, Rodrigo Ibata+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 17, 2020

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 63被引用数 66

ひとこと要約

本研究は、Gaia DR2データを用いて、銀河の球状星団（GCs）がさそり座潮汐流に属するかどうかを再評価する。6次元位相空間（位置および速度）におけるRR Lyr変光星を用いて流を追跡する。M54、Ter 8、Ter 7、Arp 2、Pal 12、Whiting 1 が流の確実なメンバーと確認され、NGC 2419、NGC 5634、NGC 4147 はより古い流の巻き戻りに関連する強力な候補と特定され、これらすべてがSgr dSphの場所星と化学的に整合的である。

ABSTRACT

We reconsider the case for the association of Galactic globular clusters (GCs) to the tidal stream of the Sagittarius dwarf spheroidal galaxy (Sgr dSph), using Gaia DR2 data. We use RR Lyrae to trace the stream in 6D and we select clusters matching the observed stream in position and velocity. In addition to the clusters residing in the main body of the galaxy (M 54, Ter 8, Ter 7, Arp 2) we confirm the membership of Pal 12 and Whiting 1 to the portion of the trailing arm populated by stars lost during recent perigalactic passages. NGC 2419, NGC 5634 and NGC 4147 are very interesting candidates, possibly associated to more ancient wraps of the stream. We note that all these clusters, with the exception of M 54, that lies within the stellar nucleus of the galaxy, are found in the trailing arm of the stream. The selected clusters are fully consistent with the [Fe/H] vs. [Mg/Fe], [Ca/Fe] patterns and the age-metallicity relation displayed by field stars in the main body of Sgr dSph.

研究の動機と目的

• 高精度なGaia DR2天球測定を用いて、銀河の球状星団（GCs）がさそり座（Sgr）潮汐流に属するかどうかを再評価すること。
• 6次元位相空間（3次元位置＋3次元速度）におけるSgr流の空間的および運動的性質と一致するかをテストすること。
• 最近の破壊段階とは別に、より古い流の巻き戻りに関連するクラスタ候補を同定し、評価すること。
• Sgr dSph本体の場所星と比較して、候補クラスタの化学的整合性を評価すること、特に[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]の元素分画パターンについて。

提案手法

• 高信頼度検出のためのSTREAMFINDERアルゴリズムを用いて、Gaia DR2のRR Lyr変光星を用いてSgr流を追跡する。
• 空間的近接性と6次元位相空間（赤経、赤緯、距離、自己運動赤経、自己運動赤緯、径速度）における速度の一貫性を要件として、クラスタを流にマッチングする。
• 特に最近の流成分（Pcol ≤ 3）のため、Law & Majewski（2010）のN体モデルを流の構造と軌道歴の基準として用いる。
• Schlegel et al.（1998）のマップをSchlafly & Finkbeiner（2011）による再キャリブレーションで使用し、Gaia DR2の強度平均マグニチュードを用いて減光補正を実施する。
• Sgr dSph中心領域の場所星と比較して、クラスタの元素分画（[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]）と年齢を評価する。
• 近年の文献からの高分解能分光データを用いて、元素分画と年齢を決定するが、異なる研究間の系統的ずれに注意を払う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gaia DR2におけるRR Lyr変光星トレーサーとの6次元位相空間整合性に基づき、どの銀河の球状星団がさそり座潮汐流に物理的に関連しているか？
• RQ2 NGC 2419、NGC 5634、NGC 4147 のようなクラスタは、最近の破壊段階を越えて、より古い、より古代のSgr流の巻き戻りに関連していると考えられるか？
• RQ3 候補クラスタの元素分画パターン（[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]）は、Sgr dSph本体の場所星とどのように比較されるか？
• RQ4 候補クラスタの年齢と金属量は、Sgr dSph場所星で観測された年齢-金属量関係と一致するか？
• RQ5 特に金属量が乏しい領域において、クラスタの化学的パターンは場所星集団とどの程度整合するか？

主な発見

• M54、Ter 8、Ter 7、Arp 2 はSgr dSph本体に、Pal 12 と Whiting 1 は流れの尾部に属するとの高い信頼性で確認され、6次元位相空間整合性に基づく。
• NGC 2419、NGC 5634、NGC 4147 は空間的および運動的整合性に基づき、より古い、より古代のSgr流の巻き戻りに関連する強力な候補と特定された。
• M54を除く、確認済みおよび候補クラスタはすべて流れの尾部に位置しており、共通の動的起源を示唆している。
• 選択されたクラスタの[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]の元素分画パターンは、Sgr dSph中心領域の場所星と完全に整合しており、共通の起源を支持する。
• クラスタの年齢-金属量関係は、Sgr dSph場所星と一致しており、特に金属量が乏しい領域で顕著である。これにより、関連性がさらに強化された。
• サンプル内で[Fe/H] < −2.0 の唯一の場所星は、Ter 8 と NGC 2419 の間にあるが、[Mg/Fe] と [Ca/Fe] が類似しており、クラスタ集団との運動的または化学的連続性を示唆している。