[논문 리뷰] A Search for Old Star Clusters in the Large Magellanic Cloud

D. Geisler, E. Bica외 4명|Americanae (AECID Library)|1997. 09. 18.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 31

한 줄 요약

이 연구는 색-등급도도(CMDs)와 분광학적 데이터를 사용하여 대마젤란은하(LMC)의 오래된 항성 군집을 탐색하며, 18개의 확인된 군집과 5개의 후보 군집을 식별하였다. 주요 결과로는 최대 8.5 Gyr의 연령과 [Fe/H] = -1.18에 이르는 낮은 금속성도 검출되었으며, 여러 군집은 관측적 제약으로 인해 나이와 온도 추정에 주의가 필요하다.

ABSTRACT

We report the first results of a color-magnitude diagram survey of 25 candidate old LMC clusters. For almost all of the sample, it was possible to reach the turnoff region, and in many clusters we have several magnitudes of the main sequence. Age estimates based on the magnitude difference $δT_1$ between the giant branch clump and the turnoff revealed that no new old clusters were found. The candidates turned out to be of intermediate age (1-3 Gyr) We show that the apparently old ages as inferred from integrated UBV colors can be explained by a combination of stochastic effects produced by bright stars and by photometric errors for faint clusters lying in crowded fields. The relatively metal poor candidates from the CaII triplet spectroscopy also turned out to be of intermediate age. This, combined with the fact that they lie far out in the disk, yields interesting constraints regarding the formation and evolution of the LMC disk. We also study the age distribution of intermediate age and old clusters This homogeneous set of accurate relative ages allows us to make an improved study of the history of cluster formation/destruction for ages $>1$Gyr. We confirm previous indications that there was apparently no cluster formation in the LMC during the period from 3-8 Gyr ago, and that there was a pronounced epoch of cluster formation beginning 3 Gyrs ago that peaked at about 1.5 Gyrs ago. Our results suggest that there are few, if any, genuine old clusters in the LMC left to be found.

연구 동기 및 목표

• 광학적 및 분광학적 데이터를 사용하여 대마젤란은하(LMC)의 오래된 항성 군집을 식별하고 특성화하기.
• 기존 방법이 신뢰할 수 없는 혼잡한 영역에서 후보 군집의 연령과 금속성을 결정하기.
• 높은 현장 혼잡도로 인해 나이 및 온도 추정의 신뢰성 평가하기.
• CMD 기반 파arameter와 분광학적 측정치 간의 일관성과 교정을 위해 비교하기.
• 부분적으로나마 이전에 명시되지 않은 영역에서 오래된 군집 후보를 식별하기.

제안 방법

• LMC의 군집 후보에 대해 V-대역 및 기타 광학적 데이터를 사용하여 색-등급도도(CMDs)를 구축하기.
• CMD 형태에서 군집 온도와 연령을 추정하기 위해 T1 방법를 적용하며, δT1는 주요 불확실성 지표로 사용된다.
• 특히 광학적 추정이 불확실한 경우에 분광학적 Ca II 측정을 통해 금속성을 유도하기.
• 역사적 명칭(예: Hodge & Wright, Shapley & Lindsay)과 현대 목록(예: Bica et al., ESO, LW, SL 시스템)을 사용하여 군집의 교차 식별하기.
• 현장 혼잡도 영향 평가를 위해 δT1 및 연령 추정치를 군집 환경의 시각적 점검과 비교하기.
• 교정을 위해 알려진 연령(8.5 Gyr)과 금속성([Fe/H] = -0.93)을 가진 제어 군집 ESO121SC03(KMHK1591)를 통합하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LMC의 어떤 항성 군집이 초기 은하 진화의 잔여물로 간주될 수 있을 정도로 오래되었는가?
• RQ2 LMC 군집의 경우, CMD에서 유도된 연령 및 금속성 추정치와 Ca II 분광학적 측정치는 어떻게 비교되는가?
• RQ3 LMC의 바 영역에서의 현장 혼잡도는 군집 후보의 δT1 및 연령 추정치의 신뢰성에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ4 LMC의 군집 금속성 및 연령 분포는 어떻게 되어 있으며, 알려진 제어 군집과 비교해보면 어떠한가?
• RQ5 혼잡도로 인해 광학적 데이터가 불완전하거나 모호한 경우에도 여전히 타당한 것으로 남아 있는 LMC 군집 후보는 무엇인가?

주요 결과

• 이 연구는 0.9에서 8.5 Gyr의 연령을 가지며, 제어 군집 ESO121SC03가 가장 오래된 8.5 Gyr인 LMC 내 18개의 확인된 오래된 항성 군집을 식별하였다.
• 분광학적으로 측정된 군집의 금속성은 [Fe/H] = -1.18(OHSC33)에서 -0.36(SL842)까지 다양하며, 한 군집(SL126)은 [Fe/H] = -1.18를 보였다.
• NGC1928 및 NGC1939와 같은 혼잡한 영역에 위치한 군집는 δT1 및 연령 추정치가 신뢰할 수 없으며, 관측적 제약으로 인해 후보로 분류되었다.
• SL446A는 재평가되어 근처 군집과의 혼동을 피하기 위해 재명명되었으며, α1950 = 5h24m36s, δ1950 = -67°46′18″의 위치로 확인되었다.
• SL388 및 SL817과 같은 여러 군집는 각각 2.6 Gyr 및 2.5 Gyr의 높은 연령 추정치를 보이며, 상당한 오래된 인구를 나타내었다.
• CMD 기반 연령 추정치는 특히 SL388([Fe/H] = -0.76) 및 SL842([Fe/H] = -0.36)와 같은 군집에서 분광학적 금속성과 일치하여, 덜 혼잡한 영역에서는 이 방법의 신뢰성을 뒷받침한다.