[論文レビュー] Theoretical isochrones in several photometric systems II. The Sloan Digital Sky Survey ugriz system

L. Girardi, E. K. Grebel+2 more|CERN Bulletin|Apr 19, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 63被引用数 154

ひとこと要約

本論文は、星のスペクトルライブラリから導かれた合成光度およびボリオメトリック補正を用いて、スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）の ugriz 光度系に理論的等時曲線を変換したものを提示する。SDSS データリリース1（DR1）との比較により、パラモール5、NGC 2419、ドラコ dSph の観測色-等級図と非常に良好に一致しており、SDSSフィルタ系における星族の年齢、金属量、距離の高精度決定が可能になる。

ABSTRACT

Following Paper I, we provide extended tables of bolometric corrections, extinction coefficients, stellar isochrones, and integrated magnitudes and colours of single-burst stellar populations, for the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ugriz photometric system. They are tested on comparisons with DR1 data for a few stellar systems, namely the Palomar 5 and NGC 2419 globular clusters and the Draco dSph galaxy.

研究の動機と目的

• 星間および銀河系天文学への応用を目的として、SDSS ugriz 光度系に変換された包括的な理論的等時曲線を提供すること。
• SDSS ABマグニチュード系に特化したボリオメトリック補正および消光係数を提供することで、SDSS光度データの正確な解釈を可能にすること。
• 新しい等時曲線の信頼性を、SDSSデータリリース1の実際の多色光度測定と比較することで検証すること。
• SDSSフィルタ系を用いた球状星団および近傍矮星銀河における分解された星族の定量的解析を支援すること。
• 今後の非SDSS調査におけるSDSSフィルタの利用を促進するため、一貫性があり校正済みの理論的フレームワークを提供すること。

提案手法

• 合成スペクトルおよび実測星のスペクトルライブラリを用いて、理論的星のモデルに合成光度法を適用する。
• ボリオメトリック補正 $BC_{S_{\nu}}$ は、式 $BC_{S_{\nu}} = M_{\rm bol,\odot} - 2.5\log\left[4\pi(10\,{\rm pc})^{2}F_{\rm bol}/L_{\odot}\right] + 2.5\log\left(\frac{\int \lambda F_{\lambda} 10^{-0.4A_{\lambda}} S_{\lambda} d\lambda}{\int \lambda f^{0}_{\lambda} S_{\lambda} d\lambda}\right) - m_{S_{\nu}}^{0}$ で計算され、$f^{0}_{\lambda}$ は基準スペクトルを表す。
• SDSS ugriz 系に特化した消光係数が、非対数スケールおよびABマグニチュードゼロ点を考慮して導出された。
• パドヴァ図書館の理論的等時曲線を、計算されたボリオメトリック補正および消光係数を用いてSDSS ugriz マグニチュードに変換した。
• 単一爆発星族の統合マグニチュードおよび色が計算され、公開された。
• 等時曲線は、パラモール5、NGC 2419、ドラコ dSph の観測色-等級図（CMD）と比較することで検証された。個々の星ごとの消光と一定の $E_{B-V} = 0.03$ mag を用いた両方のアプローチが用いられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しいSDSS ugriz等時曲線は、分解された星族系の観測色-等級図をどの程度正確に再現するか？
• RQ2 ドラコ dSph 銀河の赤巨星系列をSDSS ugriz系で一致させる最適な金属量と年齢は何か？
• RQ3 パラモール5 や NGC 2419 のような球状星団に適用した場合、SDSS等時曲線は既存のモデルとどのように異なるか？
• RQ4 ドラコの金属量分散と光度測定誤差が、観測CMDと理論的等時曲線の整合性に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ5 SDSS光度測定から物理的パラメータ（距離、年齢、金属量、消光）を導出する際に、SDSS等時曲線は信頼できるか？

主な発見

• SDSS ugriz 等時曲線は、パラモール5 および NGC 2419 の球状星団の観測色-等級図と非常に良好に一致しており、星族解析における信頼性が裏付けられた。
• ドラコ dSph の場合、$Z = 0.0004$（すなわち [Fe/H] = -1.7 デキサド）の等時曲線が赤巨星系列と最もよく一致したが、金属量分散を考慮すると平均金属量は -1.8 から -1.9 デキサドに近いと示唆された。
• 個々の星ごとの消光係数と一定の $E_{B-V} = 0.03$ mag を用いた比較において、等時曲線とSDSS DR1データの間には質的差が認められず、結果の頑健性が確認された。
• 金属量分散と古星族の混合を伴うドラコ中心領域の観測色-等級構造で、等時曲線が良好に再現された。これは、複雑な系においても有効であることを示している。
• 導出されたボリオメトリック補正および消光係数は、SDSS ABマグニチュード系および非対数マグニチュードスケールと整合しており、正確な光度変換が保証された。
• 等時曲線、ボリオメトリック補正、消光係数の完全な表は、http://pleiadi.pd.astro.it で公開されており、広くコミュニティが利用可能である。