[論文レビュー] Theoretical isochrones in several photometric systems I. Johnson-Cousins-Glass, HST/WFPC2, HST/NICMOS, Washington, and ESO Imaging Survey filter sets

L. Girardi, G. Bertelli+6 more|CERN Bulletin|May 6, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 65被引用数 742

ひとこと要約

本論文では、更新された合成星スペクトルと統一的なゼロポイント変換形式を用いて、ジョンソン＝カウニズ・グラス、ハッブル宇宙望遠鏡/WFPC2、ハッブル宇宙望遠鏡/NICMOS、ワシントン、およびESOイメージングサーベイを含む複数のフィルターシステムにおける理論的全波長補正および等年齢曲線を提示する。主な貢献は、さまざまなフィルターシステムにおける星族の絶対等級と色の包括的かつ公開可能なデータベースの構築であり、これにより太陽系近郊を越えた分解能の高い星族のモデリングが可能になる。

ABSTRACT

We provide tables of theoretical isochrones in several photometric systems. To this aim, the following steps are followed: (1) First, we re-write the formalism for converting synthetic stellar spectra into tables of bolometric corrections. The resulting formulas can be applied to any photometric system, provided that the zero-points are specified by means of either ABmag, STmag, VEGAmag, or a standard star system that includes well-known spectrophotometric standards. Interstellar absorption can be considered in a self-consistent way. (2) We assemble an extended and updated library of stellar intrinsic spectra. It is mostly based on non-overshooting ATLAS9 models, suitably extended to both low and high effective temperatures. This offers an excellent coverage of the parameter space of Teff, logg, and [M/H]. We briefly discuss the main uncertainties and points still deserving more improvement. (3) From the spectral library, we derive tables of bolometric corrections for Johnson-Cousins-Glass, HST/WFPC2, HST/NICMOS, Washington, and ESO Imaging Survey systems (this latter consisting on the WFI, EMMI, and SOFI filter sets). (4) These tables are used to convert several sets of Padova isochrones into the corresponding absolute magnitudes and colours, thus providing a useful database for several astrophysical applications. All data files are made available in electronic form.

研究の動機と目的

• 分解能の高い星族データを解釈するために不可欠な、ジョンソン＝カウニズ・グラス系を超えるフィルターシステムにおける理論的全波長補正および等年齢曲線の提供。
• 遠方銀河における若年齢・低金属量・超高金属量星のための実験的キャリブレーションの不足を解消すること。
• ABmag、STmag、VEGAmag、または標準星系のゼロポイントを用いた、合成星スペクトルからマグニチュードと色への一貫性のある変換形式の開発。
• 非過剰なATLAS9モデルを用いて、広範な$T_{\rm eff}$、$\log g$、[M/H]の範囲をカバーするように、星スペクトルライブラリを更新・拡張し、等年齢曲線の予測精度を向上。
• 全波長補正、等年齢曲線、統合色のすべてのデータを電子形式で公開し、天文学的研究に利用可能にする。

提案手法

• 任意のフィルターシステムに適用可能な一般化された形式が導出され、ゼロポイント定義（ABmag、STmag、VEGAmag、または標準星系）が指定された場合に合成星スペクトルから全波長補正と色変換を計算可能となる。
• 主に非過剰なATLAS9モデルに基づく、内在スペクトルの拡張・更新されたライブラリが構築され、全範囲の星のパラメータをカバーするよう、低・高$T_{\rm eff}$まで拡張された。
• 5つのフィルターシステム（ジョンソン＝カウニズ・グラス、ハッブル宇宙望遠鏡/WFPC2、ハッブル宇宙望遠鏡/NICMOS、ワシントン、ESOイメージングサーベイ（WFI、EMMI、SOFI））の全波長補正が計算された。
• 理論的パドヴァ等年齢曲線が、導出された全波長補正を用いて絶対等級と色に変換され、消光および赤化の取り扱いが一貫的に行われた。
• 得られたデータは電子テーブル形式に整理され、専用のWWWサイトを通じて公開され、全波長補正、等年齢曲線、単一バースト星族の統合色の構造化されたファイルが提供された。
• 共通のスペクトルライブラリとゼロポイント定義を用いることで、複数のフィルターシステム間での一貫性が確保され、異なるフィルターシステム間の信頼できる比較が可能となった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、実験的キャリブレーションが不足するフィルターシステム（例えば、ジョンソン＝カウニズ・グラス系以外）において、理論的等年齢曲線を絶対等級と色に正確に変換できるか？
• RQ2 フィルタートランスミッション曲線やゼロポイント系（例：ABmag 対 VEGAmag）の違いが、星族の観測色-等級図（CMD）に及ぼす影響は何か？
• RQ3 WFI やハッブル宇宙望遠鏡の機器に用いられる新しいフィルターシステムは、標準的なジョンソン＝カウニズ系と比較して、顕著に異なるCMDを生じさせるか？その差異はどのようにモデリングできるか？
• RQ4 ワシントン系の理論的等年齢曲線は、LMC観測で見られる赤色巨星における$C-T_1$色の飽和現象（約3.4）をどれほど正確に再現できるか？
• RQ5 同じ理論的フレームワークを複数のフィルターシステムに一貫して適用することで、銀河外星族の年齢-金属量解析および星族合成に信頼性をもって応用できるか？

主な発見

• 共通のスペクトルライブラリと形式を用いることで、ジョンソン＝カウニズ・グラス、ハッブル宇宙望遠鏡/WFPC2、ハッブル宇宙望遠鏡/NICMOS、ワシントン、ESOイメージングサーベイの各フィルターシステムにおける理論的等年齢曲線が成功裏に計算され、異なるシステム間の比較が可能となった。
• ワシントンフィルターシステムは、$C-T_1$色を用いた優れた金属量感度を示し、主系列から赤色巨星までの星族を分離可能である。モデルとLMC観測の両方で、$C-T_1$色は約3.4で飽和している。
• ジョンソン＝カウニズ系とWFIフィルターシステムには顕著な差異が存在する：WFIの短波長$B$および$V$フィルタは$B-V$色の分離をより穏やかにし、VEGAmagまたはABmagシステムではジョンソン＝カウニズ等年齢曲線を直接WFIデータに適用することは不適切であることを示している。
• ABmag系はVEGAmag系と比較して、等年齢曲線のマグニチュードと色の範囲を異なる位置にシフトさせる。これは、光度測定変換におけるゼロポイント定義の一貫性の重要性を強調している。
• 金属量$[\text{Fe}/\text{H}] = -2.0$から$+0.5$の範囲における全波長補正がデータベースに含まれており、図1に示された領域と一致する$T_{\rm eff}$および$\log g$のカバー範囲を有し、広範な適用性を有する。
• 全波長補正、等年齢曲線、統合色のすべてのデータが、http://pleiadi.pd.astro.it で電子形式で公開されており、readme.txtファイルに詳細なドキュメンテーションが付随している。