[論文レビュー] The extended structure of the remote cluster B514 in M31. Detection of extra-tidal stars

L. Federici, M. Bellazzini+4 more|ArXiv.org|Jun 15, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 57被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、ハッブル宇宙望遠鏡/ACS撮影を用いて、M31の遠方球状星団B514の広がった構造を分析し、統合光プロファイルと星の数え上げを組み合わせて、表面輝度を35角秒（130 pc）まで追跡した。明確な潮汐半径での折り返しと余剰の星間領域の星が検出され、B514は通常の同光度星団と比較して半光半径が15%大きい異常に広がった星団であることが確認され、破壊された矮星銀河に起因する可能性のある珍しいシステムの仲間入りを果たした。

ABSTRACT

We present a study of the density profile of the remote M31 globular cluster B514, obtained from HST/ACS observations. Coupling the analysis of the distribution of the integrated light with star counts we can reliably follow the profile of the cluster out to r~35", corresponding to ~130pc. The profile is well fitted, out to ~15 core radii, by a King Model having C=1.65. With an estimated core radius r_c=0.38", this corresponds to a tidal radius of r_t~17" (~65pc). We find that both the light and the star counts profiles show a departure from the best fit King model for r>~8" - as a surface brightness excess at large radii, and the star counts profile shows a clear break in correspondence of the estimated tidal radius. Both features are interpreted as the signature of the presence of extratidal stars around the cluster. We also show that B514 has a half-light radius significantly larger than ordinary globular clusters of the same luminosity. In the M_V vs. log r_h plane, B514 lies in a region inhabited by peculiar clusters, like Omega Cen, G1, NGC2419 and others, as well as by the nuclei of dwarf elliptical galaxies.

研究の動機と目的

• M31の中心から約55 kpcの位置に位置する遠方球状星団B514の広がった星の構造を調査すること。
• 詳細な表面輝度および星の数え上げ分析を通じて、B514に潮汐破壊の兆候や星間領域の星が存在するかどうかを特定すること。
• 半光半径や標準キングモデルプロファイルからのずれを含む、星団の構造的性質を評価すること。
• B514の広がった構造が、大質量球状星団の形成・進化およびそれらが破壊された矮星銀河の残骸である可能性についての意味を検討すること。
• 珍しい明るく広がった星団を同定・特徴づけることで、M31の外縁ハロー領域の理解を深めること。

提案手法

• F606WおよびF814Wフィルタを用いた、合計で1フィルタあたり約2400秒の露出時間を持つ、深紫外Hubble Space Telescope/Advanced Camera for Surveys (HST/ACS) の撮影を実施。
• ドリズル処理された画像を組み合わせて、低背景で高いダイナミックレンジを持つデータを生成し、低表面輝度特徴の検出に適した状態にした。
• 内側領域では統合光、外側領域では星の数え上げを用いて表面輝度プロファイルを分析し、r ~ 35角秒（~130 pc）まで延長した。
• キングモデル（C = 1.65、コア半径rc = 0.38角秒）による密度プロファイルのフィッティングにより、潮汐半径rt ~ 17角秒（~65 pc）を推定した。
• 観測されたプロファイルと最良適合キングモデルを比較し、星間領域の星を示す兆候となるずれを検出。
• r ≤ 20角秒の範囲内で等高線の楕円度および位置角を測定し、構造的非対称性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 遠方球状星団B514は、大半の半径で標準キングモデルから逸脱する表面輝度プロファイルを示しており、星間領域の星が存在することを示唆するか？
• RQ2 B514の構造的広がり、特にその半光半径はどの程度で、同光度の通常の球状星団と比較してどう異なるか？
• RQ3 キングモデルからの観測されたずれは、潮汐剥ぎ取りまたは潮汐尾の存在と整合的であり、推定された潮汐半径と相関しているか？
• RQ4 B514がM_V 対 log rh 図における位置は、他の既知の星団と比較してどうか？ これはその形成歴史に何を示唆するか？
• RQ5 B514における星間領域の星の検出は、一部の大質量で広がった星団が破壊された矮星銀河の残骸であるという仮説を支持するか？

主な発見

• B514の表面輝度および星の数え上げプロファイルは、r ≥ 8角秒の領域で最良適合キングモデルから顕著に逸脱しており、外側領域に表面輝度の過剰が存在することを示している。
• 推定された潮汐半径（rt ~ 17角秒、または ~65 pc）で星の数え上げプロファイルに明確な折り返しが観測され、星間領域の星の存在を強く示唆する。
• B514の半光半径（rh）は、同様の絶対等級（MV ≈ -9.1）を持つ通常の球状星団と比較して、少なくとも15%大きい。これは、珍しい構造的カテゴリーに属することを示している。
• 星団はM_V 対 log rh 図において、ω Cen、G1、NGC2419、および矮球銀河の核が占める領域に位置している。
• 高い光度、広がった構造、星間領域特徴の組み合わせは、B514が破壊された核を有する矮星銀河の残骸である可能性を支持する。
• HSTのフィールドにおける低背景密度のおかげで、外側プロファイルおよび星間領域の星の検出が信頼性を持って可能となり、M31の遠方星団を観測する利点が浮き彫りになった。