[論文レビュー] Photometric binaries in fifty Globular Clusters

A. P. Milone, G. Piotto+2 more|ArXiv.org|Jan 21, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、Andersonら（2008）のカタログに掲載された高精度なHST/ACS光度データを用いて、50個の銀河縁の球状星団における光度的連星系を分析している。主系列のりんご線の赤方側に位置する星を特定し、人工星実験による完全性補正および場の星の混入補正を施すことにより、連星率と星団の絶対光度の間で顕著な逆相関が存在することが判明した。明るい星団では連星率が低く、やや暗い星団では連星率が高い傾向を示した。

ABSTRACT

The HST/ACS Survey of Galactic globular clusters (GGCs) is a HST Treasury project aimed at obtaining high precision photometry in a large sample of globular clusters. The homogeneous photometric catalogs that has been obtained from these data by Anderson et al. (2008) represents a golden mine for a lot of astrophysical studies. In this paper we used the catalog to analyse the properties of MS-MS binary systems from a sample of fifty GGCs. We measured the fraction of binaries (divided in different groups), studied their radial distribution and constrained the mass ratio distribution. We investigated possible relations between the fraction of binaries and the main parameters of their host GGCs. We found a significant anti-correlation between the binary fraction in a cluster and its absolute luminosity (mass).

研究の動機と目的

• 50個の銀河縁の球状星団（GGC）の均質な大規模サンプルにおいて、主系列連星系の割合を測定すること。
• 星団の核部と外縁部における連星の半径分布を調査し、動的分離の有無を評価すること。
• 連星の質量比分布を制約し、それが星団の性質に依存するかどうかを評価すること。
• 連星率と星団の代表的パラメータ（光度、金属量、緩和時間）との相関関係を調査すること。
• 人工星シミュレーションを用いて、微分赤化、完全性、および場の星の混入といった光度系のずれを補正すること。

提案手法

• HST/ACS銀河縁の球状星団調査から得られた高精度光度データを、Andersonら（2008）が作成した均質なカタログから利用した。
• 色-等級図（CMD）において主系列のりんご線（MSRL）の赤方側に位置する星を、潜在的連星として特定した。
• 完全性と場の星の混入を補正するために人工星実験を用い、完全性重み付き補正式 $ N = \sum{1/c_i} $ を適用した。
• Miloneら（2008）の色補正技術を適用し、微分赤化およびゼロ点誤差に起因する色の散らばりを低減した。
• 次の式を用いて高質量比連星率を計算した：$ f_{bin} = \frac{N_{OBS}^{B} - N_{FIELD}^{B}}{N_{OBS}^{A} - N_{FIELD}^{A}} - \frac{N_{ART}^{B}}{N_{ART}^{A}} $、ここでAとBは色-等級領域を表す。
• 10,000個のシミュレートされたCMDと観測CMDを統計的に比較することで、変動する連星率および質量比分布 $ f(q) $ を含む、グローバルな連星率を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 球状星団の連星率とその絶対視等級の間に顕著な相関関係があるか？
• RQ2 さまざまな星団領域において、連星の半径分布は単一主系列星のそれと比べてどのように異なるか？
• RQ3 主系列-主系列連星における質量比 $ q = M_2/M_1 $ の分布は何か？また、星団の性質に応じてその分布はどのように変化するか？
• RQ4 金属量、核の緩和時間、中心密度といった星団パラメータが、観測された連星率にどの程度影響を及えるか？
• RQ5 微分赤化や完全性といった光度系のずれが測定された連星率に与える影響は何か？また、それらはどのように補正されたか？

主な発見

• 核部（I_COREサンプル）における連星率と星団の絶対視等級との間に顕著な逆相関が確認された。やや暗い星団では連星率が高くなる傾向を示した。
• I_COREサンプルにおいて、質量比 $ q > 0.5 $ の連星の割合は、星団の光度が低下するにつれて増加しており、図2に示されている。
• HMおよびO_HMサンプルにおいても、連星率と光度の間の逆相関は維持されており、これは半径領域を越えて有効であることを示唆しているが、外縁部では有意性が低下している。
• 内側領域の光度測定が良好な37個の星団の約60％において、連星の半径分布は単一主系列星よりも核に集中している。
• 連星率と星団衝突パラメータとの間に強い相関は認められず、これは連星の進化が主に核部における2体緩和によって駆動されているとは限らない可能性を示唆している。
• シミュレートされたCMDとの統計的比較に基づくグローバル連星率の推定値は、光度測定の不正確さに敏感であるため、近似的な推定値とみなされる。