[논문 리뷰] A search for Symbiotic Stars in the Local Group

L. Magrini, R. L. M. Corradi외 1명|arXiv (Cornell University)|2002. 08. 05.

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한 줄 요약

이 논문은 국부군 은하에서 광도 데이터를 활용하여 공생 항성의 존재를 탐지하는 방법론을 제시한다. 국부군 캐서스 조사에서 확보한 좁은 밴드 및 넓은 밴드 필터(Hα, [O iii], Strömgren y, i′)를 활용하여, 공생 항성과 행 星상운을 구분하는 진단도표를 정의하고, 거리 감도를 추정함으로써 뚜렷한 시스템의 경우 Hα에서 약 ~160만 광년까지 탐지 가능함을 보여준다.

ABSTRACT

The Local Group Census is a narrow- and broad-band survey of all the galaxies of the Local Group above dec = -30 deg, in progress at the 2.5m Isaac Newton telescope on La Palma. We discuss here the ability of the survey to detect symbiotic star candidates in the Local Group, by deriving detection limits in each of the narrow- and broad-band frames used in the survey, and by estimating the total number of objects expected in each galaxy. We present two diagnostic diagrams, based on the adopted photometric filters, to discriminate between symbiotic stars and other emission-line objects such as planetary nebulae.

연구 동기 및 목표

• 국부군 캐서스 조사의 광도 데이터를 활용하여 외부 은하에서 공생 항성 후보를 식별하기 위해.
• 광도 색색도표를 기반으로 공생 항성과 행 星상운을 구분하는 데 도전하는 데 대해.
• 조사의 좁은 밴드 및 넓은 밴드 필터에서 공생 항성의 탐지 가능 거리를 추정하기 위해.
• 적색 거대 항성의 개수 추정치와 0.5%의 공생 항성 비율을 기반으로 각 은하당 기대되는 공생 항성 수를 예측하기 위해.
• 특히 저질량 및 비정형 은하에서 이러한 예측의 신뢰성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 아이자악 뉴턴 전망대의 넓은 영역 카메라에서 확보한 좁은 밴드 필터(Hα, [O iii], He ii, [S ii])와 넓은 밴드 필터(g′, r′, i′, Strömgren y)를 활용한다.
• Moro 및 Munari(2000)의 필터 프로파일을 기반으로 합성 광도를 계산하고, 원형 공생 항성의 거리 추정을 위해 적외선 스펙트로포토메트릭 파라렐렉스를 적용한다.
• 두 가지 진단 색색도도표를 구성한다: (Hα - Strömgren y) 대비 (i′ - Strömgren y) 및 ([O iii] - Strömgren y) 대비 (i′ - Strömgren y)로 공생 항성과 PNe를 분리한다.
• LGC 조사에서 확보한 노출 시간(1200–3600 s)을 사용하여 신호 대 잡음비(S/N ≥ 5)를 계산하여 탐지 한계를 산정한다.
• LEDAC 및 Fioc & Rocca-Volmerange(1999)의 K-밴드 및 B-밴드 등급을 기반으로 은하당 적색 거대 항성의 수를 추정하며, 각 항성당 100 L⊙를 가정한다.
• 적색 거대 항성 수에 대해 0.5%의 공생 항성 비율을 적용하여 각 은하당 기대되는 전체 공생 항성 수를 예측한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 외부 국부군 은하의 공생 항성을 광도 데이터만으로 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?
• RQ2 국부군 캐서스 조사의 필터 체계에서 공생 항성과 행 星상운을 효과적으로 분리하는 광도 진단도표는 무엇인가?
• RQ3 조사의 깊이와 필터 감도를 고려할 때, 일반적인 공생 항성은 LGC 조사에서 얼마나 먼 거리까지 탐지될 수 있는가?
• RQ4 적색 거대 항성 개수 추정치를 기반으로 국부군 내 각 은하당 기대되는 공생 항성 수는 얼마인가?
• RQ5 고도의 B/K 빛 비율을 가진 저질량 및 비정형 은하에서는 이러한 예측이 얼마나 신뢰할 수 있는가?

주요 결과

• Hα 필터는 일반적인 공생 항성을 약 ~50만 광년까지, 가장 밝은 시스템은 약 ~160만 광년까지 S/N ≥ 5 조건에서 탐지 가능하다.
• [O iii] 필터는 일반적인 공생 항성을 약 ~20만 광년까지, 가장 밝은 시스템은 약 ~140만 광년까지 탐지 가능하다.
• Strömgren y 필터는 일반적인 시스템을 약 ~10만 광년까지, 가장 밝은 시스템은 약 ~80만 광년까지 탐지 가능하다.
• i′ 필터는 일반적인 공생 항성을 약 ~60만 광년까지, 가장 밝은 시스템은 약 ~160만 광년까지 탐지 가능하다.
• 진단도표((Hα - Strömgren y) 대비 (i′ - Strömgren y) 및 ([O iii] - Strömgren y) 대비 (i′ - Strömgren y))는 공생 항성과 행 星상운, 그리고 필드 성별을 효과적으로 분리한다.
• 기대되는 공생 항성 수는 은하당 0에서 66만 개까지 범위를 가지며, M31는 가장 높은 추정치(66만 개)를 기록한다. 그러나 저질량 및 비정형 은하의 경우 높은 B/K 빛 비율로 인해 예측이 신뢰할 수 없다.