[論文レビュー] Orbits of 152 Globular Clusters of the Milky Way Galaxy Constructed from the Gaia DR2 data

A. T. Bajkova, В. В. Бобылев|arXiv (Cornell University)|Aug 28, 2020

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、Gaia DR2の測位データと洗練された軸対称銀河ポテンシャルモデル（NFWBB）を用いて、天の川銀河の152個の球状星団の軌道解を包括的に構築した。50億年分の過去にさかのぼる軌道統合を実施し、軌道の形状と動力学的性質に基づき、星団の吸収関連サブシステムへの分類を改訂。Massariら（2019）の分類に比べ、動的整合性が向上するように27個の対象のグループ割り当てを再編した。

ABSTRACT

We present orbits and their properties for 152 globular clusters of the Milky Way galaxy obtained using average Gaia DR2 proper motions and other astrometric data from the list of Vasiliev (2019). For orbit integrating we have used the axisymmetric model of the Galactic potential based on the Navarro-Frenk-White dark halo, and modified by Bajkova and Bobylev (2016) using circular velocities of Galactic objects in wide region of Galactocentric distances (up to 200 kpc) from Bhattacharjee et.al. (2014) catalog. Based on the analysis of the obtained orbits, we have modified the composition of the subsystems of globular clusters presented in Massari et. al. (2019).

研究の動機と目的

• Gaia DR2から入手可能な最も高精度な測位データを用いて、既知の球状星団のほぼ全般的な正確な軌道解を構築すること。
• 特にガイヤ＝エンセラドゥスおよびスエクオイアのような吸収イベントに基づく既存の球状星団サブシステム分類の動的整合性を評価すること。
• 軌道の形状と運動学的性質を分析することにより、ハロー領域の球状星団の分類を改善すること。
• 視覚的および定量的分析のための、軌道の投影（X-YおよびR-Z）を含む公開カタログを提供すること。
• L_Z/eccの二峰性を用いた、在位と吸収された星団の動的分離基準を洗練し、ハロー領域のサブシステムにまで拡張すること。

提案手法

• NFWBBポテンシャルモデル（円運動速度データを200 kpcまで適合させた修正されたナバロ＝フレンク＝ホワイトの暗黒物質ハロー・ポテンシャル）を用いて、50億年分の過去にさかのぼる軌道統合を実施した。
• 銀河ポテンシャルは、ミヤモト＝ナガイのバルジ、ミヤモト＝ナガイのディスク、およびNFWの暗黒物質ハローを組み合わせており、HI、メーザー、およびBhattacharjeeら（2014）のデータによってパラメータが制約されている。
• 初期の位相空間座標（位置と速度）は、Vasiliev（2019）の球状星団測位の高精度カタログから取得した。
• 各星団について、角運動量（L_Z）、離心率（ecc）、エネルギー、半径方向速度および回転速度といった軌道パラメータを計算した。
• サブシステム内での動的類似性を評価するために、(X,Y)および(R,Z)投影における軌道の視覚的分析を実施した。
• 軌道の形状、エネルギー、位相空間図での近接性に基づき、27個の星団を再割り当てすることで、修正された分類スキームを考案した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gaia DR2データから導かれた天の川銀河の球状星団の軌道的性質は、既存の動的分類とどのように比較されるか？
• RQ2 軌道の形状とエネルギー分布は、ガイヤ＝エンセラドゥス、スエクオイア、ヘルミストリームのような吸収された球状星団サブシステムの同定をどのように改善できるか？
• RQ3 既存の球状星団のサブシステムへの分類（例：Massariら 2019）は動的整合性があるのか、それとも軌道グループ化に一貫性の欠如があるのか？
• RQ4 複数の投影における軌道の可視化は、球状星団の間の動的構造の同定をどの程度向上させるか？
• RQ5 軌道パラメータに基づく改訂分類は、ハロー領域の球状星団をより整合的かつ物理的に意味のあるグループに再編成できるか？

主な発見

• 本研究では、既知のほぼ全人口をカバーする152個の球状星団の軌道解の包括的カタログを提示した。
• 200 kpcまで延長された円運動速度データに適合したNFWBBポテンシャルモデルは、軌道統合に適した強固で良好に制約された動力学的フレームワークを提供する。
• 軌道の形状と位相空間の整合性に基づき、27個の球状星団が異なる動的サブシステムに再分類され、グループ化の整合性が向上した。
• 修正された分類は、同じサブシステムに属する星団がより類似した軌道形状とエネルギー分布を示すなど、より高い動的整合性を示している。
• (X,Y)および(R,Z)投影における軌道の視覚的分析は、新しい分類下でサブシステム内での対象のクラスタリングがはっきりと明らかになった。特にL_Z/ecc–エネルギー図および半径方向・回転速度図で顕著である。
• 修正された分類は、Massariら（2019）のスキームに見られた不整合を低減しており、特にガイヤ＝エンセラドゥス、スエクオイア、ヘルミストリームのサブシステムに属する星団において顕著である。