[論文レビュー] RR Lyrae Stars in Dwarf Spheroidal Galaxies

G. Clementini|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、Local Groupに属する矮小球状銀河（dSph）におけるRR Lyrae星のレビューを行い、超微弱dSphは主にOosterhoff型IIの性質を示すのに対し、明るいdSphはOosterhoff中間型であるのに対し、へき進銀河のOosterhoff型Iの優位性とは対照的である。結果は、へき進銀河のハローの形成に、銀河系のハローでほとんど観測されていない超微弱dSphが階層的合体によって寄与した可能性を示唆している。

ABSTRACT

With ages comparable to the age of the Universe, the variable stars of RR Lyrae type have eyewitnessed the formation of their host galaxies, and thus can provide information on the processes that led to the assembling of large galaxies such as the Milky Way and the Andromeda galaxy. The present knowledge of the RR Lyrae population in Local Group dwarf spheroidal galaxies is reviewed,calling attention to the "ultra-faint" spheroidal systems recently discovered around the Milky Way by the Sloan Digital Sky Survey. The properties of the RR Lyrae stars and the Oosterhoff dichotomy observed for Galactic globular clusters and field RR Lyrae stars are discussed, since they put constrain on the possibility that the Milky Way and Andromeda halos were built up from protogalactic fragments resembling the dwarf spheroidals we observe today.

研究の動機と目的

• Local Groupの矮小球状銀河におけるRR Lyrae星のOosterhoff二重性を評価すること。
• RR Lyrae星の性質が、へき進銀河およびアンドロメダのハローが原始銀河断片の階層的合体によって形成されたという仮説を支持するかどうかを評価すること。
• dSphにおけるRR Lyrae星の脈動周期と金属量を、銀河系の球状星団および場所星のそれらと比較すること。
• Oosterhoff型分布の意味を、へき進銀河およびM31のハロー形成歴史に考察すること。
• M31のdSphにおけるRR Lyrae星研究の現状を要約し、データは限られているが、Oosterhoff型I／中間型の特徴を示している可能性を示すこと。

提案手法

• 色-等級図（CMD）および周期-光度関係を用いて、15個のdSph銀河（明るいおよび超微弱系を含む）のRR Lyrae星データを収集・分析する。
• 光曲線の形状に基づき、RR Lyrae星をRRab（基本モード）、RRc（第1オーバートーン）、RRd（二重モード）に分類する。
• RRabおよびRRc星の平均脈動周期⟨Pab⟩および⟨Pc⟩を計算し、Oosterhoff型（I、II、または中間型）を特定する。
• 金属量[Fe/H]および距離を比較し、星族の性質とOosterhoff分類との相関を評価する。
• ハッブル宇宙望遠鏡（HST）およびスローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）データを用いて、dSphにおけるRR Lyrae星の周期と等級を導出する。
• 既存の銀河系球状星団および場所RR Lyrae星のデータと照合し、Oosterhoff二重性を文脈づけて解釈する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超微弱dSphにおけるRR Lyrae星は、Oosterhoff型I、II、または中間型のいずれの性質を示すか？
• RQ2 dSphにおけるRR Lyrae星の脈動周期と金属量は、銀河系の球状星団および場所星と比べてどのように異なるか？
• RQ3 dSphにおけるOosterhoff型分布が、へき進銀河のハローが今日のdSphに似た原始銀河断片の吸収によって形成されたという仮説を支持できるか？
• RQ4 M31のdSphにおけるRR Lyrae星に関する現在の知識状況は何か？また、Oosterhoff型IまたはIIの特徴を示しているか？
• RQ5 明るいdSphは、銀河系の球状星団とRR Lyrae星の性質で類似しているか、それともOosterhoff分類において顕著に異なるか？

主な発見

• Ursa Major I、Ursa Major II、Canes Venatici Iなどの超微弱dSphは、主にOosterhoff型IIの性質を示し、平均周期⟨Pab⟩ ≈ 0.64–0.74日、金属量[Fe/H] ≈ -2.2 ～ -2.5 dexである。
• FornaxやDracoを含む「明るい」dSphは、Oosterhoff中間型（Oo-Int）の性質を示し、⟨Pab⟩ ≈ 0.60–0.69日、金属量[Fe/H] ≈ -1.5 ～ -2.3 dexである。
• Sagittarius dSphは、唯一の明るいdSphでOosterhoff型Iの性質を示しており、形成歴史や金属量の進化が特異である可能性を示唆している。
• M31のdSphにおけるRR Lyrae星は、混合されたOosterhoff型を示す：And IおよびAnd IIはOosterhoff型I、And IIIおよびAnd VはOosterhoff型IIであり、⟨Pab⟩は0.571～0.685日の範囲にわたる。
• M31の場所およびクラスタB514は、Oosterhoff型Iまたは境界的I／中間型を示しており、M31とへき進銀河の脈動特性に差がある可能性を示唆している。
• へき進銀河のハローはOosterhoff型IのRR Lyrae星が支配的であるが、内側領域には顕著なOosterhoff型II成分を含んでおり、複雑な吸収歴史を示唆している。