[論文レビュー] Properties and origin of the old, metal rich, star cluster, NGC 6791

G. Carraro|arXiv (Cornell University)|Aug 23, 2013

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、高金属量 ([Fe/H] ≈ +0.4) で古く、極端な青水平枝 (BHB) 星と二重のナトリウム/酸素 (Na/O) 種族分布を示す、古く金属が多く、特異な性質を示すオープン集団 NGC 6791 が、銀河のバルジで形成され、後に外方に移動した可能性を提案する。この集団の特徴的な性質——高金属量、複数種族、BHB星——は、従来のオープン集団分類を挑戦し、バルジの初期星形成の痕跡である可能性を示唆しており、軌道シミュレーションとマイクロレンズ効果を介したバルジ星の元素組成傾向の一致によって裏付けられている。

ABSTRACT

In this contribution I summarize the unique properties of the old, metal rich, star cluster NGC 6791, with particular emphasis on its population of extreme blue horizontal branch stars. I then conclude providing my personal view on the origin of this fascinating star cluster.

研究の動機と目的

• 銀河ディスクの進化の文脈において、長年にわたり未解決のままであった NGC 6791 の高金属量と古さの謎を解明すること。
• 標準的な質量放出モデルでは説明できない、極端な青水平枝星の起源を説明すること。
• 通常は球状星団にのみ見られるナトリウム/酸素反相関を示す複数の星団種族の存在を調査すること。
• NGC 6791 が銀河のバルジで形成され、現在の位置に移動した可能性を検証すること。
• その特異な性質を踏まえて、NGC 6791 がオープン集団として分類されるべきかどうかを再評価すること。

提案手法

• ヘッブル宇宙望遠鏡の深紫外・可視光画像と白色矮星の冷却曲線を分析し、Turn-off点と白色矮星の光度関数の年齢の不一致を解消すること。
• 赤巨星系列星の分光的元素組成分析を用いて、ナトリウム/酸素反相関と複数種族の存在を同定すること。
• 星団合成モデルを用いて、特に2200 Å未満の紫外領域におけるスペクトルエネルギー分布をシミュレートすること。
• 時間に依存しない銀河のポテンシャルにバーとスパイラルアームの摂動を加えた N-体軌道シミュレーションを用い、NGC 6791 の移動をモデル化すること。
• Bensby ら (2013) のマイクロレンズ効果を介した矮星の年齢-金属量関係と比較し、バルジ形成との整合性を評価すること。
• 二重星の割合と質量移動機構が、極端な青水平枝星形成の駆動要因であるかどうかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高金属量であるにもかかわらず、なぜ NGC 6791 に極端な青水平枝星が存在するのか？通常、高金属量はこのような特徴を抑制する。
• RQ2 通常は球状星団に特徴的なナトリウム/鉄の二重分布が、NGC 6791 の赤巨星系列星で観測される理由は何か？
• RQ3 銀河ディスクの半径方向金属量勾配の文脈において、NGC 6791 の高金属量 ([Fe/H] ≈ +0.4) と古さ（約8 Gyr）の起源は何か？
• RQ4 NGC 6791 の観測された軌道パラメータは、銀河バルジで形成され、外側に移動したという形成シナリオと整合性があるか？
• RQ5 なぜ白色矮星の冷却曲線は主系列のTurn-off点よりも若い年齢を示すのか？この不一致はどのように解消できるか？

主な発見

• NGC 6791 は、明確なナトリウム貧乏なグループとナトリウム豊富なグループを有する二重のナトリウム/鉄組成分布を示しており、ナトリウム/酸素反相関を示す。これは、複数種族を有する最初のオープン集団である。
• NGC 6791 の極端な青水平枝星は、標準的な質量放出モデルでは説明できない狭い色分布を示すため、二重星の相互作用による質量損失が原因である可能性が高い。
• 約8 Gyrの年齢と [Fe/H] ≈ +0.4 の金属量は、銀河バルジからマイクロレンズ効果を介した矮星で観測された年齢-金属量関係と整合的である。
• 軌道シミュレーションの結果、内側ディスクから出発したテスト粒子が、想定されたポテンシャル下で NGC 6791 の現在の軌道パラメータを再現可能であるが、その確率は10%未満である。
• NGC 6791 の2200 Å未満の紫外放射は、すべて極端な青水平枝星によって駆動されており、これは楕円銀河における紫外上昇現象の役割を支持する。
• NGC 6791 に最大30%の二重星が存在するという事実は、白色矮星の冷却曲線と主系列Turn-off点の年齢不一致を解消する。二重星の進化が星の進化時間スケールに影響を与えるためである。