[論文レビュー] The usage of Stromgren photometry in studies of Local Group Dwarf Spheroidal Galaxies - Application to Draco: a new catalogue of Draco members and a study of the metallicity distribution function and radial gradients

Daniel Faria, S. Feltzing+5 more|ArXiv.org|Nov 29, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 47被引用数 32

ひとこと要約

本研究では、ストルムグレン uvby 光度測定が、ドラコ dSph などの矮小球状銀河における赤色巨星分支 (RGB) 成員を効果的に特定できることを示している。c₁ 指数を用いることで、前方の矮星から分離可能であり、m₁ 指数を用いることで年齢に依存しない金属量が得られる。金属量分布関数は [Fe/H] = –1.74 dex で、金属量の高い星が中心に集中しており、ドラコ dSph における写真的金属量サンプルとして、これまでで最大のもの（169 隕星）を提供している。

ABSTRACT

In this paper we demonstrate how Stromgren uvby photometry can be efficiently used to: 1. Identify red giant branch stars that are members in a dwarf spheroidal galaxy. 2. Derive age-independent metallicities for the same stars and quantify the associated errors. Stromgren uvby photometry in a 11 x 22 arcmin field centered on the Draco dwarf spheroidal galaxy was obtained using the Isaac Newton Telescope on La Palma. Members of the Draco dSph galaxy were identified using the surface gravity sensitive c_1 index which discriminates between red giant and dwarf stars. Thus enabling us to distinguish the (red giant branch) members of the dwarf spheroidal galaxy from the foreground dwarf stars in our galaxy. The method is evaluated through a comparison of our membership list with membership classifications in the literature based on radial velocities and proper motions. The metallicity sensitive m_1 index was used to derive individual and age-independent metallicities for the members of the Draco dSph galaxy. The derived metallicities are compared to studies based on high resolution spectroscopy and the agreement is found to be very good. We present metallicities for 169 members of the red giant branch in the Draco dwarf spheroidal galaxy (the largest sample to date). The metallicity distribution function for the Draco dSph galaxy shows a mean [Fe/H] = -1.74 dex with a spread of 0.24 dex. The correlation between metallicity and colour for the stars on the red giant branch is consistent with a dominant old, and coeval population. There is a possible spatial population gradient over the field with the most metal-rich stars being more centrally concentrated than the metal-poor stars.

研究の動機と目的

• 矮小球状銀河 (dSph) における赤色巨星分支 (RGB) 成員を、光度測定を用いて堅牢かつ効率的に特定するための手法を開発すること。
• ストルムグレン m₁ 指数を用いて、dSph の個々の RGB 星の年齢に依存しない金属量を導出すること。
• 写真的金属量を用いて、ドラコ dSph の金属量分布関数および半径方向勾配を調査すること。
• 既存の径運動速度および固有運動のメンバー分類と照合することで、手法の妥当性を検証すること。
• ドラコ dSph における高精度で大規模な金属量カタログを提供し、星族および暗黒物質含量のより良い理解を可能にすること。

提案手法

• イザイア・ニュートン望遠鏡を用いて、ドラコの中心を 11 × 22 アーキセコンドの領域でストルムグレン uvby 光度測定が実施された。
• 表面重力に敏感な c₁ 指数を用い、c₁ と (b−y) の平面において、RGB 星（高い c₁）と前方の矮星（低い c₁）を区別した。
• 金属量に敏感な m₁ 指数を用い、RGB 成員の個々の年齢に依存しない金属量を導出した。
• m₁ 値を [Fe/H] 金属量に変換するために、Hilker (2000) のキャリブレーションが適用された。
• メンバー分類は、径運動速度および固有運動カタログと照合され、強い一致が得られた。
• 半長軸および位置のデータを用いて、星の空間的分布を分析し、金属量の半径方向勾配を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストルムグレン c₁ 指数は、ドラコ dSph における赤色巨星分支のメンバーを、前方の矮星から信頼性高く区別できるか？
• RQ2 ドラコ dSph における m₁ 指数から導出された写真的金属量は、高分解能分光測定とどの程度一致するか？
• RQ3 ドラコ dSph の内側領域において、金属量に半径方向勾配が存在するか？特に金属量の高い星が中心に集中しているか？
• RQ4 写真的金属量から導かれたドラコ dSph の金属量分布関数は、これまでの分光的および写真的研究と比較してどのようになるか？
• RQ5 この光度測定手法は、dSph 銀河の外縁部、特に希薄に分布する領域に対しても、同様の信頼性で拡張可能か？

主な発見

• c₁ 指数を用いて、ドラコ dSph における 169 隕星のクリアな RGB 成員サンプルが特定され、径運動速度および固有運動のメンバー分類と高い一致を示した。
• 金属量分布関数は単一のガウス分布に一致しており、平均 [Fe/H] = –1.74 dex、分散 0.25 dex であった。
• m₁ 指数から導出された写真的金属量は、Shetrone et al. (2001a) の高分解能分光測定結果と優れた一致を示した。
• 最も金属量の高い星（[Fe/H] > –1.6 dex）は、金属量が低い星よりも顕著に中心に集中しており、半径方向の金属量勾配が存在することが示された。
• 空間的分布の分析から、金属量の高い星はコア半径（r_core = 7.7 アーキセコンド）内に特に集中していることが判明し、中心に金属量の高い星族が存在することを支持した。
• この手法により、年齢に依存しない金属量が得られ、広帯域光度測定で一般的に見られる年齢-金属量デゲネラシーを克服でき、dSph 星族の大規模な研究が可能になった。