[論文レビュー] The Dark Energy Survey view of the Sagittarius stream: discovery of two faint stellar system candidates

E. Luque, A. Pieres+64 more|Americanae (AECID Library)|Aug 13, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、ダークエネルギー調査（DES）の初年度2年間のデータを用いて、2つの微弱な恒星系候補、DES J0111−1341 および DES J0225+0304 の発見を報告する。これらは太陽系からの距離が約25 kpcに位置し、古く金属量が少ない恒星集団を示しており、さくらんまつりの軌道面に近接していることと構造的パラメータが、その流れとの関連を示唆している。これは、それまでに確認された中で最初の超微弱恒星系候補が流れと関連している事例であり、スペクトロスコピック追跡観測で束縛性と運動学的一致性が確認されれば、最初の超微弱衛星天体の衛星天体としての確認事例となる。

ABSTRACT

We report the discovery of two new candidate stellar systems in the constellation of Cetus using the data from the first two years of the Dark Energy Survey (DES). The objects, DES J0111-1341 and DES J0225+0304, are located at a heliocentric distance of ~ 25 kpc and appear to have old and metal-poor populations. Their distances to the Sagittarius orbital plane, ~ 1.73 kpc (DES J0111-1341) and ~ 0.50 kpc (DES J0225+0304), indicate that they are possibly associated with the Sagittarius dwarf stream. The half-light radius (r_h ~ 4.55 pc) and luminosity (M_V ~ +0.3) of DES J0111-1341 are consistent with it being an ultrafaint stellar cluster, while the half-light radius (r_h ~ 18.55 pc) and luminosity (M_V ~ -1.1) of DES J0225+0304 place it in an ambiguous region of size-luminosity space between stellar clusters and dwarf galaxies. Determinations of the characteristic parameters of the Sagittarius stream, metallicity spread (-2.18 < [Fe/H] < -0.95) and distance gradient (23 kpc < D_sun < 29 kpc), within the DES footprint in the Southern hemisphere, using the same DES data, also indicate a possible association between these systems. If these objects are confirmed through spectroscopic follow-up to be gravitationally bound systems and to share a Galactic trajectory with the Sagittarius stream, DES J0111-1341 and DES J0225+0304 would be the first ultrafaint stellar systems associated with the Sagittarius stream. Furthermore, DES J0225+0304 would also be the first confirmed case of an ultrafaint satellite of a satellite.

研究の動機と目的

• ダークエネルギー調査（DES）の深紫外・可視光画像データを用いて、南銀河赤道付近の超微弱恒星系を同定すること。
• 空間的・光度的・運動学的基準に基づき、新しく発見された恒星系がさくらんまつりの矮星潮汐流と関連している可能性を調査すること。
• 候補恒星系の構造的および恒星集団パラメータを特定し、それが超微弱集団か矮星銀河かを分類すること。
• DESの観測領域内におけるさくらんまつりの流れの金属量の分散と距離勾配を評価し、動力学的関連性を裏付けること。

提案手法

• 南天の空域約1000 deg²をカバーするダークエネルギー調査（DES）Y2Q1データリリースの深紫外・可視光画像を用いた。
• さくらんまつりの軌道座標系および銀河座標系の両方で密度マップとヘス図を作成し、恒星の過密領域および構造的特徴を同定した。
• 光度的および構造的解析を適用し、半光半径、絶対等級、色-等級図のフィッティングを候補恒星系について行った。
• 遮断処理を施したヘス図から得られた金属量および距離勾配の測定値を用い、候補恒星系の性質と比較した。
• 流れの周囲に「オン」および「オフ」領域を定義し、背景星密度をモデル化することで、過密領域の検出の有意性を高めた。
• 光度距離推定値および恒星集団合成モデルを用いて、候補恒星系の年齢、金属量、距離を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DESの観測領域内に、これまでに検出されていなかった微弱な恒星系が、さくらんまつりの矮星潮汐流に関連しているか？
• RQ2 候補恒星系の構造的および光度的性質は、超微弱恒星集団または矮星銀河のものと整合しているか？
• RQ3 特に流れの軌道面に近接していることから、運動学的または空間的証拠により候補恒星系がさくらんまつりの流れと関連していると示唆されるか？
• RQ4 DES観測領域におけるさくらんまつりの流れの金属量の分散と距離勾配は何か？既知の構造と比較するとどうなるか？
• RQ5 サイズ-等級分類が曖昧なことから、DES J0225+0304が最初の確認された衛星天体の衛星天体である可能性はあるか？

主な発見

• DES J0111−1341 の半光半径は 4.55 pc、Vバンド絶対等級は +0.3 であり、超微弱恒星集団と整合的である。
• DES J0225+0304 の半光半径は 18.55 pc、Vバンド絶対等級は -1.1 であり、集団と矮星銀河の中間的なサイズ-等級領域に位置する。
• 両候補は太陽系からの距離が約25 kpcに位置し、DES J0111−1341 は26.5 kpc、DES J0225+0304 は23.8 kpcに位置する。
• 両候補はそれぞれ流れの軌道面からの距離が 1.73 kpc および 0.50 kpc であり、潮汐的関連性の可能性を示唆している。
• DESの観測領域におけるさくらんまつりの流れは、[Fe/H] ≈ -2.18 から -0.95 の金属量の分散と、23 から 29 kpc の距離勾配を示しており、複数の恒星集団が存在することを示している。
• スペクトロスコピック追跡観測で確認されれば、DES J0111−1341 はさくらんまつりの流れに関連する最初の超微弱恒星系となり、DES J0225+0304 は最初の確認された衛星天体の衛星天体となる。