[論文レビュー] The blue plume population in dwarf spheroidal galaxies: genuine blue stragglers or young stellar population?

Y. Momany, E. V. Held+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 11, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、矮小球状銀河における青いプラウムが真の青色特徴星（BSS）であるか、若年主系列星であるかを調査する。アーカイブのハッブル宇宙望遠鏡およびESOの光度測定を用いて、8つの星形成を示さない矮小球状銀河の全領域で、水平枝星に対するBSS頻度（$F^{\rm BSS}_{\rm HB}$）を分析した結果、$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$と絶対等級$M_{V}$との顕著な逆相関が確認され、星間衝突率が極めて低いことが判明した。これは、青いプラウムが若年星ではなく、原始的連星系から構成されていることを示している。

ABSTRACT

Abridged... Blue stragglers (BSS) are thought to be the product of either primordial or collisional binary systems. In the context of dwarf spheroidal galaxies it is hard to firmly disentangle a genuine BSS population from young main sequence (MS) stars tracing a ~1-2 Gyr old star forming episode. Assuming that their blue plume populations are made of BSS, we estimate the BSS frequency for 8 Local Group non star-forming dwarf galaxies, using a compilation of ground and space based photometry. Our results can be summarized as follows: (i) The BSS frequency in dwarf galaxies, at any given Mv, is always higher than that in globular clusters of similar luminosities; (ii) the BSS frequency for the lowest luminosity dwarf galaxies is in excellent agreement with that observed in the Milky Way halo; and most interestingly (iii) derive a statistically significant anti-correlation between the BSS frequency and the galaxy Mv. The low density, almost collision-less, environments of our dwarf galaxy sample allow us to infer (i) their very low dynamical evolution; (ii) a negligible production of collisional BSS; and consequently (iii) that their blue plumes are mainly made of primordial binaries. The dwarf galaxies anti-correlation can be used as a discriminator: galaxies obeying the anti-correlation are more likely to possess genuine primordial BSS rather than young main sequence stars.

研究の動機と目的

• 矮小球状銀河における青いプラウムが真の青色特徴星（BSS）か、若年主系列星の集団であるかを区別すること。
• 低光度で星形成を示さない矮小球状銀河において、水平枝星に対するBSS頻度（$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$）を測定することで、動的過程がBSS形成に果たす役割を評価すること。
• 低密度環境におけるBSS形成のメカニズムとして、衝突による形成と原始的連星系による形成の相対的寄与を評価すること。
• 矮小銀河で観測された$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$と$M_{V}$の逆相関関係を用いて、BSS起源を判別する基準を確立すること。
• 開放集団および矮小銀河をベンチマークとして用いて、星形成系における原始的BSS頻度の上限を観測的に制約すること。

提案手法

• FornaxやCarinaのように、最近または継続的な星形成を示す銀河を除き、8つのローカルグループの矮小球状銀河について、地上および宇宙望遠鏡の光度測定データを収集した。
• $F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$を、BSSの数を水平枝星の数で割った比として計算し、異なる銀河間での比較が可能になるように正規化した。
• 中心面密度とコア半径を用いて、星間特有の衝突パラメータ（$\log \Gamma_\star$）を推定し、動的活動度を評価した。
• グローバル・クラスターやオープン・クラスターの$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$値と比較することで、光度および動的環境にわたる傾向を特定した。
• $F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$が半光半径、中心面密度、速度分散、および衝突率といった構造的パラメータにどのように依存するかを分析した。
• グローバル・クラスターについてはTragerら（1995年）およびPryor & Meylan（1993年）の表を用い、矮小銀河についてはMateo（1998年）のデータおよび最近の調査結果を更新して用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 矮小球状銀河における青いプラウムは、主に真の青色特徴星か、若年主系列星から構成されているか？
• RQ2 矮小球状銀河における観測された$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$は、その絶対等級$M_V$と相関しているか？
• RQ3 低光度矮小銀河におけるBSS形成に、動的過程（例えば星間衝突）が果たす役割は何か？
• RQ4 矮小球状銀河におけるBSS頻度は、グローバル・クラスターおよびオープン・クラスターと比べてどう異なるか？
• RQ5 $F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$と$M_{V}$の逆相関関係は、矮小銀河における原始的BSSの判別に有効な指標となるか？

主な発見

• 同様の光度を持つグローバル・クラスターと比較して、矮小球状銀河におけるBSS頻度（$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$）は一貫して高い。
• 矮小銀河における$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$と$M_{V}$の関係は、統計的に有意な逆相関を示しており、グローバル・クラスターで観測された傾向と一致する。
• サンプルの平均星間衝突パラメータ（$\log \Gamma_\star$）は$\sim -19$であり、Sagittariusでは最低で$-20.2$に達しており、極めて低い動的活動度を示している。
• 矮小球状銀河における衝突率は、グローバル・クラスターと比べて約$10^{-5}$倍低く、衝突によるBSS形成は無視できるほど小さい。
• 低光度矮小銀河およびオープン・クラスターにおけるBSS頻度（$\log(N_{\rm BSS}/N_{\rm HB}) \sim 0.3-0.4$）は、銀河のハロー領域における原始的BSS頻度の上限（$\sim 0.6$）とよく一致しており、原始的起源を示唆している。
• 矮小銀河で観測された$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$と$M_{V}$の逆相関関係は、青いプラウムが若年星ではなく、原始的連星系から構成されているという結論を支持している。