[論文レビュー] Photometric and kinematic studies of open star clusters. II. NGC 1960 (M 36) and NGC 2194

J. Sanner, M. Altmann+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、CCD光度測定および固有運動解析を通じて、NGC 1960 (M36) および NGC 2194 の年齢、距離、初期質量関数 (IMF) を等温線フィッティングおよび固有運動と統計的場星差し引きを組み合わせたメンバー選別により導出している。IMFの勾配は、NGC 1960（16 Myr、1300 pc）で Γ = -1.23 ± 0.17、NGC 2194（550 Myr、2900 pc）で Γ = -1.33 ± 0.29 であり、中間年齢銀河団の傾向に一致する浅い質量関数を示している。

ABSTRACT

We present CCD photometry and proper motion studies of the two open star clusters NGC 1960 (M 36) and NGC 2194. Fitting isochrones to the colour magnitude diagrams, for NGC 1960 we found an age of t=16 Myr and a distance of roughly d=1300 pc and for NGC 2194 t=550 Myr and d=2900 pc, respectively. We combined membership determination by proper motions and statistical field star subtraction to derive the initial mass function of the clusters and found slopes of Gamma=-1.23 +/- 0.17 for NGC 1960 and Gamma=-1.33 +/- 0.29 for NGC 2194. Compared to other IMF studies of the intermediate mass range, these values indicate shallow mass functions.

研究の動機と目的

• 高精度の光度測定およびアストロメトリーを用いて、NGC 1960 および NGC 2194 の年齢、距離、初期質量関数 (IMF) を特定すること。
• 固有運動によるメンバー選別と統計的場星差し引きを組み合わせることで、場星の汚染を低減し、IMF の決定を改善すること。
• 若年齢および中間年齢の銀河団における IMF の一貫性、特に中質量範囲 (1–10 M☉) における評価を行うこと。
• NGC 1960 に対しては、過去に限られた高精度データしか得られていなかったため、その IMF 評価の信頼性を検証すること。
• 動的進化が NGC 2194 のような中年齢銀河団における観測された IMF に影響を与えるかどうかを調査すること。

提案手法

• Calar Alto 觀測所の 1.23 m テレスコープを用い、1024×1024 ピixe の CCD を搭載し、17×17 アーク分の視野で 1.0 arcsec/pixel の分解能を達成した CCD 光度測定を実施した。
• 複数エポックのデータを用いて、V ≈ 14 mag までの星の固有運動を測定し、明るい星に対しては固有運動解析によるメンバー割り当てを実施した。
• より明るいメンバー星のサンプルをクリーニングし、IMF の正確性を向上させるために、やや明るい星のメンバーに対して統計的場星差し引きを適用した。
• 合成等温線を用いた色-等級図 (CMD) の等温線フィッティングにより、銀河団の年齢および距離を導出した。
• 初期質量関数 (IMF) は、完全性補正を施した星数カウントを用い、最大尤度解析により勾配 Γ を導出した。
• メンバー確率を光度測定データと組み合わせ、特に m > 1 M☉ の星に注目して、明るさ関数および質量関数を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CCD 光度測定および固有運動に基づく NGC 1960 (M36) の年齢と距離は何か？
• RQ2 NGC 1960 の初期質量関数 (IMF) は Salpeter の IMF とどのように異なるか？他の研究と整合的か？
• RQ3 NGC 2194 の年齢と距離は何か？また、若年齢銀河団の IMF と比較するとどうなるか？
• RQ4 固有運動によるメンバー選別と統計的場星差し引きを組み合わせることで、IMF の信頼性はどの程度向上するか？
• RQ5 NGC 2194 のような中年齢銀河団における動的進化が、観測された IMF に影響を与えるか？

主な発見

• NGC 1960 は若年齢の銀河団であり、年齢は 16 Myr、距離は 1300 pc であり、過去の写真光度測定と整合的である。
• NGC 1960 の初期質量関数 (IMF) の勾配は Γ = -1.23 ± 0.17 であり、中質量範囲 (1–10 M☉) で浅い質量関数を示している。
• NGC 2194 は中年齢銀河団であり、年齢は 550 Myr、距離は 2900 pc であり、過去の写真光度測定と良好に一致している。
• NGC 2194 の IMF 勾配は Γ = -1.33 ± 0.29 であり、Salpeter の値 -1.35 に近く、Scalo (1998) が報告した中質量星の範囲内にある。
• 本研究では、固有運動によるメンバー選別と統計的場星差し引きを組み合わせることで、IMF の信頼性が向上することが確認された。特に、明るいメンバー星が少ない銀河団において顕著である。
• 両銀河団において 1 M☉ 未満の IMF の平坦化の証拠は得られなかったが、感度の制限により低質量端は不完全のまま残っている。