[論文レビュー] uvby(-$β$) photometry of high-velocity and metal-poor stars X. Stars of very low metal abundance: observations, reddenings, metallicities, classifications, distances, and relative ages

W. J. Schuster, Timothy C. Beers+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 63被引用数 28

ひとこと要約

本研究では、HKサーベイから得られた411個の非常に金属不足星に対するuvby-β光度測定を報告し、固有色校正および$c_0$–$(b-y)_0$図を用いて、星間赤ばせ、金属量、光度分類、距離、相対的年齢を導出する。その結果、一部の非常に金属不足の場所星が、球状星団M92よりも1–3 Gyr若いことが判明し、銀河のハローにおける金属不足物質の遅発的吸収または階層的形成を示唆する。

ABSTRACT

uvby(--$β$) photometry has been obtained for an additional 411 very metal-poor stars selected from the HK survey, and used to derive basic parameters such as interstellar reddenings, metallicities, photometric classifications, distances, and relative ages... These very metal-poor stars are compared to M92 in the c_0,(b-y)_0 diagram, and evidence is seen for field stars 1-3 Gyrs younger than this globular cluster. The significance of these younger very metal-poor stars is discussed in the context of Galactic evolution, mentioning such possibilities as hierarchical star-formation/mass-infall of very metal-poor material and/or accretion events whereby this material has been acquired from other (dwarf) galaxies with different formation and chemical-enrichment histories

研究の動機と目的

• 非常に金属不足（VMP）場所星の正確な星間赤ばせ、金属量、光度分類、距離、相対的年齢をuvby-β光度測定を用いて導出すること。
• Schlegelら（1998）のマップによる赤ばせ推定値が、Schuster & Nissen（1989）の固有色校正と一致するかを評価すること。
• $c_0$–$(b-y)_0$図におけるVMP星の分類を行い、球状星団のシーケンスとその進化状態を比較すること。
• $uvby$および$UBV$光度測定からの光度距離推定値が、特に極端な金属量を持つVMP星に対して一貫しているかを評価すること。
• M92よりも若いVMP星の存在が、銀河ハロー形成に与える意味、特に吸収および階層的星形成について考察すること。

提案手法

• 411個のVMP星のuvby-β光度測定は、メキシコのサンペドロマルティールおよびチリのラシラの1.5m望遠鏡を用いて実施され、標準的手法を用いてデータの減光および校正が行われた。
• 星間赤ばせは、Schlegel ら（1998）のダストマップと、Schuster & Nissen（1989）の固有色校正の両方を用いて推定され、$\beta$および$(b-y)_0$インデックスから$E(b-y)$および$E(B-V)$が導出された。
• 金属量[Fe/H]は、HKサーベイにおけるCa II Kラインインデックスに加え、$uvby$および$UBV$光度測定を用い、$T_{\rm eff}$および重力に対する経験的校正を用いて導出された。
• 光度距離は、Hipparcosデータに基づく$M_V$校正およびVandenBerg らおよびBergbusch & VandenBerg（2001）の理論等時線を用い、$uvby$系に変換して計算された。
• $c_0$–$(b-y)_0$図は、赤巨星、水平分岐、準低光度星などの進化段階への星の分類に用いられ、球状星団のシーケンスと比較された。
• 異常な$m_1$または$[m_1]$インデックスを示す星はマークされ、連星同伴、光度変動、または化学的に特異な性質の可能性について分析された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Schlegel ら（1998）のダストマップによる赤ばせ推定値は、VMP星に対してSchuster & Nissen（1989）の固有色校正と一致するか？
• RQ2 $c_0$–$(b-y)_0$図は、球状星団のシーケンスに類似した進化段階にVMP場所星を効果的に分類できるか？
• RQ3 $uvby$および$UBV$光度測定からの光度距離推定値は、VMP星に対して一貫しているか、特に[Fe/H] < -2.0の領域で？
• RQ4 M92よりも顕著に若いVMP星が存在するか？ そのことは銀河ハロー形成にどのような意味を持つのか？
• RQ5 一部のVMP星に見られる異常な光度インデックス（例：高 $m_1$、$[m_1]$）の原因は何か？ これは分類誤差や星の特異性とどのように関係するか？

主な発見

• Schlegel ら（1998）のダストマップによる赤ばせ推定値は、Schuster & Nissen（1989）の固有色校正による推定値とよく一致しており、顕著な系統的ずれは観察されなかった。
• $c_0$–$(b-y)_0$図は、VMP場所星を赤巨星、水平分岐、準低光度星などの進化段階に効果的に分類でき、球状星団のシーケンスと類似していた。
• $uvby$および$UBV$光度測定からの光度距離推定値は、妥当な一致を示し、特に外挿の課題があるにもかかわらず、Hipparcosに基づく$M_V$校正をVMP星に適用することが妥当であることを裏付けた。
• M92よりも1–3 Gyr若いVMP星のグループが発見され、M92の[Fe/H]スケールの不確実性がこの年齢差をさらに拡大させている可能性がある。
• 高 $m_1$ や $[m_1]$ インデックスを示す異常星は、通常とは異なる元素組成、変動性、または連星同伴を有する可能性の高い誤分類されたAGB星であると特定された。一方、10個の青色特異星は、光度インデックスから太陽に近い[Fe/H]を示しており、HKサーベイの[Fe/H]推定値とは矛盾する。
• 若いVMP星の存在は、階層的星形成または異なる化学増幅歴を持つ矮星系からの金属不足物質の吸収を示唆するモデルを支持する。