[論文レビュー] Reddening and metallicity maps of the Milky Way bulge from VVV and 2MASS III. The first global photometric metallicity map of the Galactic bulge

O. A. González, M. Rejkuba+4 more|Americanae (AECID Library)|Feb 1, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 86被引用数 59

ひとこと要約

本研究では、VVVおよび2MASSデータを用いて、銀河のへそ領域における最初のグローバルな光度的金属量マップを提示する。赤色巨星分支星の金属量は、球状星団のリッジラインへの補間によって導出された。金属量の垂直勾配は約0.04 dex/度に達し、金属量の高い星（[Fe/H] ~ 0）が平面付近に多く、金属量の低い星がより高いスケールヘイトに存在する。これは、恒常的進化とバーのバッキング不安定性によるボックス型へそ領域の形成を支持する。

ABSTRACT

We investigate the large scale metallicity distribution in the Galactic bulge, using a large spatial coverage, in order to constrain the bulge formation scenario. We use the VISTA variables in the Via Lactea (VVV) survey data and 2MASS photometry, covering 320 sqdeg of the Galactic bulge, to derive photometric metallicities by interpolating of the (J-Ks)0 colors of individual Red Giant Branch stars based on a set of globular cluster ridge lines. We then use this information to construct the first global metallicity map of the bulge with a resolution of 30'x45'. The metallicity map of the bulge revealed a clear vertical metallicity gradient of ~0.04 dex/deg (~0.28 dex/kpc), with metal-rich stars ([Fe/H]~0) dominating the inner bulge in regions closer to the galactic plane (|b|<5). At larger scale heights, the mean metallicity of the bulge population becomes significantly more metal-poor. This fits in the scenario of a boxy-bulge originated from the vertical inestability of the Galactic bar, formed early via secular evolution of a two component stellar disk. Older, metal-poor stars dominate at higher scale heights due to the non-mixed orbits from the originally hotter thick disk stars.

研究の動機と目的

• 銀河のへそ領域の形成状況を制約するため、その大規模な金属量分布をマッピングすること。
• 従来の研究の制限を克服し、高分解能の光度的金属量を用いてへそ領域のグローバルな空間的カバレッジを達成すること。
• へそ領域の金属量勾配が、古典的合体駆動形成ではなく、バーのバッキングによる恒常的進化起源であるかどうかを調査すること。
• 赤色巨星分支のリッジラインに基づく補正手法を用いて、光度的金属量を分光的調査と照合すること。

提案手法

• 銀河のへそ領域における星族分析に、VVV調査（320平方度）と2MASSの深さのある近赤外光度を用いた。
• 赤クラスター星を標準標準光源として距離推定値を用いて、絶対等級-色図（MKs, (J-Ks)0）を構築した。
• Valentiら（2007）の球状星団のリッジラインに対して個々の(J-Ks)0色を補間することで、光度的金属量を補正した。金属量に応じた赤クラスター絶対等級の補正項を含めた。
• 赤クラスター等級における金属量依存性バイアスを補正する反復的手順を適用し、金属量の精度を向上させた。
• 解像度30′×45′の金属量マップを、銀河経度l = -10°から+10°、銀緯度b = -10°から+5°の範囲で作成した。中央部の|b|<2°は密集と減光のため除外した。
• 分光的結果と照合することで、光度的金属量の妥当性を検証した。強い一致が得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河のへそ領域は、バーのバッキングによる恒常的進化に一致する垂直金属量勾配を示すか？
• RQ2 赤色巨星分支星の光度的金属量は、へそ領域の金属量分布を信頼できる大規模マップとして提供できるか？
• RQ3 へそ領域の金属量分布は、金属量の低い星が元のディスク勾配に従い、より高いスケールヘイトに支配的であるという二成分起源と整合的か？
• RQ4 観測された金属量パターンは、バー不安定性から生じるボックス型へそ領域形成のモデル予測とどのように一致するか？
• RQ5 銀河のへそ領域における最初のグローバル光度的金属量マップの空間的範囲と解像度は何か？

主な発見

• 金属量マップは、約0.04 dex/度の明確な垂直金属量勾配を明らかにした。これは約0.28 dex/kpcに相当する。
• 金属量の高い星（[Fe/H] ~ 0）は、銀河平面に近い領域（|b| < 5°）で内側のへそ領域を支配している。
• 平面からのスケールヘイトが大きい領域では、へそ領域星族の平均金属量が顕著に金属量が低く、径方向および垂直方向の金属量構造が存在することが示された。
• 観測された金属量勾配は、銀河バーの垂直不安定性（バッキング）によって形成されたボックス型へそ領域のシナリオを支持する。これは、二成分ディスクの恒常的進化と整合的である。
• 金属量分布は、元の厚いディスクからの混合のない軌道に起因する、より古い金属量の低い星が高スケールヘイトに支配的であることに整合的である。
• 光度的金属量は分光的調査と強く一致しており、個々の測定誤差が存在するが、大規模マッピングのための手法の妥当性が検証された。