[論文レビュー] Integrated Spectroscopy of Bulge Globular Clusters and Fields I. The Data Base and Comparison of Individual Lick Indices in Clusters and Bulge

Thomas H. Puzia, R. P. Saglia+5 more|ArXiv.org|Sep 12, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 70被引用数 73

ひとこと要約

本研究では、金属過剰な銀河中心核の球状星団におけるLickインデックスの最初の包括的測定を提示し、[Fe/H] が −2.29 から −0.17 デキサドの広い範囲で金属感度インデックス（例：Mg2、[MgFe]）を実験的に校正した。主な発見では、Mgb/⟨Fe⟩ や Ca4227/⟨Fe⟩ などの多くのインデックスが、星団と中心核の間で類似している一方で、CN/⟨Fe⟩ の比は星団で顕著に増加しており、これはAGB星からの星団固有の汚染を示唆している。

ABSTRACT

We present a comprehensive spectroscopic study of the integrated light of metal-rich Galactic globular clusters and the stellar population in the Galactic bulge. We measure line indices which are defined by the Lick standard system and compare index strengths of the clusters and Galactic bulge. Both metal-rich globular clusters and the bulge are similar in most of the indices, except for the CN index. We find a significant enhancement in the CN/ index ratio in metal-rich globular clusters compared with the Galactic bulge. The mean iron index of the two metal-rich globular clusters NGC 6528 and NGC 6553 is comparable with the mean iron index of the bulge. Index ratios such as Mgb/, Mg2/, Ca4227/, and TiO/, are comparable in both stellar population indicating similar enhancements in individual elements which are traced by the indices. From the globular cluster data we fully empirically calibrate several metallicity-sensitive indices as a function of [Fe/H] and find tightest correlations for the Mg2 index and the composite [MgFe] index. We find that all indices show a similar behavior with galactocentric radius, except for the Balmer series, which show a large scatter at all radii. However, the scatter is entirely consistent with the cluster-to-cluster variations in the horizontal branch morphology.

研究の動機と目的

• 金属過剰な球状星団と銀河中心核の両方におけるLickインデックスを、初めて測定・比較すること。
• 古くから広い金属量範囲にわたる星族に対して、Lickインデックスを[Fe/H]に対して実験的に校正すること。
• 特にα元素およびCNインデックスにおいて、金属過剰な星団と中心核との間の統合光の違いを調査すること。
• 星団固有のプロセス（例：AGB星による汚染）がインデックスの変動をどのように形作っているかを評価すること。
• 未分解系における年齢・組成の推定や、人口合成モデルの検証のためのベンチマークデータセットを提供すること。

提案手法

• Lick標準系を用いて、金属過剰な球状星団（NGC 5927、6528、6553）および中心核領域の統合分光観測を実施した。
• 高SN比分光スペクトルから、Fe、Mg、Ca、TiO、CNインデックスを含む15個のLickラインインデックスを測定した。
• 独立的に測定された金属量を用いて、星団データを用いて金属感度インデックス（例：Mg2、[MgFe]）を[Fe/H]に対して校正した。
• Mgb/⟨Fe⟩ や Ca4227/⟨Fe⟩ などのインデックス比を、星団と中心核の間で比較し、α元素の増加度合いを評価した。
• 特にHβの半径依存性を分析し、散乱の原因を水平枝の形態の変化に関連づけた。
• Spearman順位相関を用いてインデックス-金属量関係を定量し、指標の信頼性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金属過剰な球状星団のLickインデックスは、銀河中心核の領域とどのように比較できるか？
• RQ2 金属過剰な星団と中心核は、インデックス比によって示されるα元素増加度合いに関して、どの程度類似しているか？
• RQ3 なぜ金属過剰な星団では中心核よりもCN/⟨Fe⟩インデックス比が顕著に高いのか？
• RQ4 金属不足からほぼ太陽系金属量にわたる古くから広い金属量範囲をカバーする星族において、Lickインデックスを[Fe/H]に対してどの程度よく校正できるか？
• RQ5 星団におけるガラクティック中心距離に応じたHβインデックスの観測された散乱は、何によって引き起こされるのか？

主な発見

• Mg2および[MgFe]インデックスは[Fe/H]と最も強く相関しており、平均二乗誤差が0.15デキサドと小さく、サンプル内での金属量指標として最も信頼性が高い。
• NGC 6528およびNGC 6553の平均⟨Fe⟩インデックスは、銀河中心核と区別がつかず、類似した全体の[Fe/H]を示している。
• Mgb/⟨Fe⟩、Mg2/⟨Fe⟩、Ca4227/⟨Fe⟩、TiO/⟨Fe⟩などのインデックス比は、星団と中心核の間で一貫しており、類似したα元素増加度合いを示している。
• CN/⟨Fe⟩インデックス比は、金属過剰な星団で中心核よりも顕著に高いことが判明し、星団固有の元素増加プロセスを示唆している。
• Hβインデックスはガラクティック中心距離に応じて大きな散乱を示すが、これは星団全体で水平枝の形態の変化によって完全に説明できる。
• Balmer線を除くすべてのインデックスは、ガラクティック中心距離とともに単調に減少し、約10 kpc以降に安定化しており、星族の性質に半径勾配が存在することを示している。