[論文レビュー] Palomar 13's Last Stand

M. H. Siegel, Steven R. Majewski+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 39

ひとこと要約

本研究は、遠方で低質量な球状星団パロマール13の固有運動およびCCD画像測光解析を実施し、若いハロー起源に一致する高エネルギーの後退的で高離心率の軌道を明らかにした。この星団は近銀河点付近に位置し、潮汐破壊の最終段階にあり、低質量星の優先的剥がれにより、青色のストラグル星の頻度が高くなっている可能性がある。

ABSTRACT

We present a proper motion and CCD photometric study of stars in the distant halo globular cluster Palomar 13. The absolute proper motion of Pal 13 with respect to the background galaxies, derived from moderate scale photographic plates separated by a 40-year baseline, is $(μ_{αcos δ}, μ_δ) = (+2.30, +0.27) \pm (0.26, 0.25)$ milliarc-seconds per year. The resultant total space velocity (315 km s$^{-1}$) implies that Pal 13 is in the inner part of its orbit near perigalacticon. Orbital integration reveals the cluster to possess an inclined, very eccentric, retrograde orbit. These data confirm that Pal 13 is a paradigm "young halo" globular cluster. The derived proper motions for cluster stars are used to produce membership probabilities and a cleaned CCD UBV catalogue for Pal 13. With this data set we have made small revisions to Pal 13's distance, metallicity, position and light profile. The membership of four previously reported RR Lyrae variables and a proportionally large group of blue straggler stars are confirmed. As expected, the blue stragglers are centrally concentrated. The small size of this cluster, combined with the shape of its light profile, which shows a clear departure from a classical King function beyond the tidal radius, suggests that Pal 13 is in the final throes of destruction. This could explain the large blue straggler specific frequency, as destructive processes would preferentially strip less massive stars.

研究の動機と目的

• 40年間の写真干渉板を用いたパロマール13の絶対固有運動を決定すること。
• 空間速度および軌道パラメータを導出し、動力学的歴史とハロー集団分類を評価すること。
• クリーニング処理を施したUBV CCD画像測光カタログを作成し、固有運動を用いて恒星のメンバー確率を割り当てること。
• パロマール13の距離、金属量、光度プロファイル、およびRR Lyrae星と青色ストラグル星のメンバー状態を再評価すること。
• パロマール13が潮汐破壊を undergoing しているかどうかを評価し、異常に高い青色ストラグル星頻度の理由を説明すること。

提案手法

• 1951年から1991年までの40年間の期間をカバーするパロマールおよびラス・カンパニャス望遠鏡の19枚の写真干渉板を用いて、絶対固有運動を測定した。
• 固有運動ゼロ点を固定するため、背景の銀河およびQSOを基準点として用い、絶対的天測定を可能にした。
• 得られた空間速度および位置を用いて軌道統合を実施し、星団の軌道および傾きを特定した。
• 固有運動のカットを適用して、メンバー星と場の星を分離し、クリーニング処理を施した色-等級図を作成した。
• クリーニング処理を施したCMDに等時曲線をフィットさせ、年齢、金属量、距離の推定値を精緻化した。
• 光度プロファイルを古典的キング関数と比較し、潮汐破壊の兆候を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パロマール13の絶対固有運動および空間速度は何か？ これにより、その軌道および動力学的歴史はどのように明らかになるか？
• RQ2 パロマール13は、後退的で離心率の高い軌道と若い年齢を特徴とする「若年ハロー」球状星団集団に一致するか？
• RQ3 パロマール13に報告されたRR Lyrae変光星および青色ストラグル星の真のメンバー状態は何か？
• RQ4 光度プロファイルがキング関数から逸脱しており、進行中の潮汐破壊を示唆しているか？
• RQ5 なぜパロマール13は、通常に比べて著しく高い数の青色ストラグル星を示しているのか？

主な発見

• パロマール13の絶対固有運動は (μαcosδ, μδ) = (+2.30, +0.27) ± (0.26, 0.25) mas yr⁻¹ であり、空間速度の合計は315 km s⁻¹ に相当する。
• 星団は、銀河平面に対して傾いた高離心率の後退的軌道を描いており、近銀河点付近に位置しており、若年ハロー起源に一致する。
• 軌道統合により、パロマール13が若年ハロー球状星団であることが確認され、高いZmax、後退的運動、金属量[Fe/H] ≈ -1.5を示している。
• 星団の光度プロファイルは、潮汐半径を越えて古典的キング関数から著しく逸脱しており、進行中の潮汐破壊を示唆している。
• 青色ストラグル星の数が著しく多く、おそらく潮汐破壊の過程で低質量星が優先的に剥がれることによるものと考えられる。
• 本研究では、4つのRR Lyrae変光星のメンバー状態を確認し、改良された画像測光に基づいてパロマール13の距離モジュラス、金属量、および等級関数を再評価した。