[論文レビュー] Ground-based CCD astrometry with wide field imagers. III. WFI@2.2m proper-motion catalog of the globular cluster omega Centauri

Andrea Bellini, G. Piotto+7 more|Research Padua Archive (University of Padua)|Oct 10, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 58

ひとこと要約

本論文は、アーカイブ済みのWFI@2.2m望遠鏡データを用いて、ωケンタウルス星団の高精度でCCDベースの自己運動カタログを提示している。アストロメトリック精度は約7 mas/yrに達し、V ~ 20まで延長される。金属不足、金属中程度、金属豊富な赤巨星分支（RGB）群が同じ平均自己運動を持つことが確認され、分光学的フォローアップおよびマルチポピュレーション研究のための、星団の転送領域まで到達する重要なメンバー確率カタログが提供される。

ABSTRACT

Omega Centauri is the most well studied Globular Cluster because of its numerous puzzling features. Intensive spectroscopic follow-up observing campaigns targeting stars at different positions on the color-magnitude diagram promises to clarify some of these peculiarities. To able to target cluster members reliably during spectroscopic surveys and both spatial and radial distributions in the cluster outskirts without including field stars, a high quality proper-motion catalog of omega Cen and membership probability determination are required. The only available wide field proper-motion catalog of omega Cen is derived from photographic plates, and only for stars brighter than B~16. Using ESO archive data, we create a new, CCD-based, proper-motion catalog for this cluster, extending to B~20. We used the high precision astrometric software developed specifically for data acquired by WFI@2.2m telescope and presented in the first paper of this series. We achieved a good cluster-field separation with a temporal base-line of only four years. We corrected our photometry for sky-concentration effects. We provide calibrated photometry for UBVRI wide-band data plus narrow-band filter data centered on H_alpha for almost 360 000 stars. We can confirm that the omega Cen metal-poor and the metal-rich components have the same proper motion, and demonstrate that the metal-intermediate component in addition exhibits the same mean motion as the other RGB stars. We provided membership probability determination for published omega Cen variable star catalogs. Our catalog extends the proper-motion measurements to fainter than the cluster turn-off luminosity, and covers a wide area (~33'x33') around the center of omega Cen. Our catalog is now electronically available to the astronomical community.

研究の動機と目的

• V ~ 20までの明るさまで延長される、高精度で広視野のωケンタウルス星団の自己運動カタログを提供すること。
• フィールド星からの汚染を最小限に抑えることで、分光調査におけるクラスターメンバーの正確なターゲティングを可能にすること。
• 特に金属性成分にわたる、ωケンタウルス星団における複数星族の運動行動を調査すること。
• スカイ濃度効果を補正し、すべての星に対して校正済みのUBVRIおよびHα光度を提供すること。
• 既存の変光星カタログに対するメンバー確率を提供すること。

提案手法

• La SillaおよびParanal観測所に設置されたWFI@2.2m望遠鏡のアーカイブCCDデータを用い、4年間の時間的基準を確保した。
• 実験的PSFおよび局所変換法を用いた高精度アストロメトリックソフトウェアを適用し、星の位置変位を約7 mas/yrの精度で測定した。
• 広視野にわたる光度測定の精度を向上させるために、専用の補正法を用いてスカイ濃度効果を補正した。
• ほぼ360,000顆の星について、UBVR_C I_CおよびHαの多バンド光度を統合し、明るい星では0.02 mag、やや暗い星では0.05 magの誤差推定値を付与した。
• アストロメトリックおよび光度測定データを用いて自己運動メンバー確率（Pμ）を計算した。一部の星に対しては二次的補正法を適用した。
• 歪み補正済みのリファレンスメタチップを用いて、すべての源についてJ2003.29座標系およびピクセル座標を高精度で導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ωケンタウルス星団の金属不足、金属中程度、金属豊富な赤巨星分支群は、それぞれ異なる自己運動を示すか？
• RQ2 広視野CCDベースの自己運動カタログは、十分な精度で星団の転送領域まで延長可能であり、クラスターメンバーとフィールド星を区別できるか？
• RQ3 広視野イメージングにおいてスカイ濃度効果が光度測定に与える影響は何か？また、それらは効果的に補正可能か？
• RQ4 既知の変光星カタログ（Kaluzny et al. 2004; Weldrake et al. 2007）は、自己運動に基づいて信頼できるメンバー割り当てを有しているか？
• RQ5 高精度アストロメトリと多バンド光度は、ωケンタウルス星団における複数星族の運動および構造的性質を制限できるか？

主な発見

• ωケンタウルス星団の金属不足、金属中程度、金属豊富な赤巨星分支群は、すべて同じ平均自己運動を持つことが確認され、同じクラスターシステムに属していることが裏付けられた。
• カタログは星団中心部を約33×33 arcmin²の広い領域をカバーし、V ~ 20まで測定された自己運動を持つほぼ360,000顆の星を含む。
• 光度誤差は明るい星で0.02 mag、やや暗い星で0.05 magであり、すべての源に対して校正済みのUBVRIおよびHα等級が提供された。
• すべての星に対して自己運動メンバー確率（Pμ > 90%）が計算され、分光学的フォローアップのための信頼できるクラスターメンバー選別が可能になった。
• 本研究では、ωケンタウルス星団における金属性分散が、赤巨星分支群の運動差異と相関しないことが確認された。
• Kaluzny et al. (2004)およびWeldrake et al. (2007)の変光星カタログに対してメンバー確率が提供され、今後の研究における有用性が向上した。