[論文レビュー] HST Observations of Blue Straggler Stars in the Core of the Globular Cluster M3

F. R. Ferraro, B. Paltrinieri+8 more|arXiv (Cornell University)|Mar 5, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、M3銀河団の中心部における青色特異星（BSS）のハッブル宇宙望遠鏡WFPC2観測を、多フィルタ photometry を用いて実施し、122個のBSSを信頼できるカタログ化した。BSSの半径分布は、中心にピークを示し、100–200"の領域で谷を形成し、外側に再び上昇する二峰性を示しており、これは星間衝突と原始二重星合体の両方を含む動的モデルと整合的である。内側のBSSは衝突によって形成されたと考えられ、外側のBSSは二重星の融合によって形成されたと考えられる。

ABSTRACT

The core of the Galactic Globular Cluster M3 (NGC 5272) has been observed with the WFPC2 through the filters F255W, F336W, F555W, and F814W. Using these observations along with a thorough reanalysis of earlier catalogs, we have produced a catalog of blue straggler stars (BSS) spanning the cluster. Earlier studies and the fainter part of our sample suffer severe selection biases. Our analysis is based on a more reliable bright global sample of 122 BSS. We confirm earlier suggestions that the radial BSS distribution in M3 is bimodal. It is strongly peaked in the center, has a clear dip 100--200" from the center, and rises again at larger radii. The observed distribution agrees with the dynamical model of Sigurdsson et al. (1994) which takes into account both star collisions and merging of primordial binaries for the origin of BSS. The observed luminosity functions of BSS in the inner and outer parts of the cluster are different. Interpreting these using the models of Bailyn & Pinsonneault (1995), we suggest that the BSS in the inner cluster are formed by stellar collisions and those in the outer cluster from merging primordial binaries.

研究の動機と目的

• ハッブル宇宙望遠鏡のデータを用いて、M3銀河団の中心部における青色特異星（BSS）の信頼性が高く偏りのないカタログを作成すること。
• BSSの半径分布を調査し、先行研究が示唆した二峰性構造の有無を検証すること。
• 内側と外側のクラスタ領域における等級関数の比較を通じて、BSSの形成メカニズムを異なるクラスタ領域で特定すること。
• 星間衝突や二重星合体といった動的過程がBSS形成に果たす役割を評価すること。

提案手法

• F255W、F336W、F555W、F814Wの4つのフィルタを用いて、ハッブル宇宙望遠鏡のWFPC2を用いてM3の中心部の深宇宙画像を取得した。
• 以前のBSSカタログの再分析を実施し、やや暗い源に影響を及ぼす選択バイアスを是正した。
• 観測バイアスを最小限に抑えるために、明るく信頼性の高い122個の星のサンプルに基づき、包括的なBSSカタログを構築した。
• 内側と外側のクラスタ領域におけるBSSの観測された半径分布と等級関数を、動的モデルと比較した。
• Sigurdssonら（1994）のモデルを用い、星間衝突と原始二重星合体の両方を含むデータを解釈した。
• Bailyn & Pinsonneault（1995）の等級関数モデリングを応用し、明るさ分布に基づいて形成メカニズムを推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M3の中心部における青色特異星（BSS）の真の半径分布は何か？ また、先行研究が示唆したように二峰性構造を示すか？
• RQ2 M3の内側と外側の領域におけるBSSの等級関数にはどのような相違があるか？
• RQ3 M3の中心部と外側部におけるBSSの主な形成メカニズムは何か？
• RQ4 観測されたBSS分布は、星間衝突と二重星合体を含む動的モデルとどの程度一致するか？
• RQ5 観測されたBSSの性質は、衝突と二重星融合プロセスの組み合わせによって説明可能か？

主な発見

• M3におけるBSSの半径分布は二峰性を示しており、中心に強いピーク、100–200"の領域に谷、さらに外側に二次的な上昇が見られる。
• 観測されたBSS分布は、星間衝突と原始二重星合体の両方を含むSigurdssonら（1994）の動的モデルと一致する。
• 内側クラスタにおけるBSSの等級関数は、外側クラスタのそれとは顕著に異なる。
• 内側BSSは、その等級関数と空間的分布に基づき、星間衝突による形成が最も適切に説明できる。
• 外側BSSは、その等級関数と半径分布から、原始二重星の合体による形成がより整合的である。
• 本研究では、以前のカタログにおける選択バイアスがBSS解析に顕著に影響を及えてきたことが確認され、明るく信頼性の高いサンプルが正確な結論を得る上で不可欠であることが示された。