[논문 리뷰] Absolute motions of globular clusters. II. [HST astrometry and VLT radial velocities in NGC6397]

A. P. Milone, S. Villanova외 7명|ArXiv.org|2006. 05. 04.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 16인용 수 25

한 줄 요약

이 연구는 허블 우주望遠鏡(HST) WFPC2 천체측위 측정과 VLT/FLAMES 라디얼 속도를 사용하여, 병렬은하단 NGC 6397의 절대 공간 속도를 처음으로 직접 측정한다. 배경 은하의 날카운 핵을 외성계 기준점으로 삼아, 저자들은 높은 정밀도로 은하수의 3차원 운동을 규명하였으며, 이는 태양계 중심에서의 고도로 타원도가 높은 궤도를 따르며 자주 태양계의 tidal 충격을 겪음을 드러내며, 이는 비정상적으로 평탄한 질량 함수를 설명할 수 있다.

ABSTRACT

In this paper we present a new, accurate determination of the three components of the absolute space velocity of the Galactic globular cluster NGC6397 (l 338d, b -12d). We used three HST/WFPC2 fields with multi-epoch observations to obtain astrometric measurements of objects in three different fields in this cluster. The identification of 33 background galaxies with sharp nuclei allowed us to determine an absolute reference point and measure the absolute proper motion of the cluster. The third component has been obtained from radial velocities measured on spectra from the multi-fiber spectrograph FLAMES at UT2-VLT. We find [mu_alpha cos(delta), mu_delta](J2000.0) = [+3.39 +/- 0.15, -17.55 +/- 0.15] mas/yr, and V_rad = +18.36 +/- 0.09 (+/-0.10) km/s. Assuming a Galactic potential, we calculate the cluster orbit for various assumed distances, and briefly discuss the implications.

연구 동기 및 목표

• 근접한 병렬은하단 NGC 6397의 절대 3차원 공간 속도를 높은 정밀도로 결정하기 위해.
• 천체측위 측정을 외성계 기준점에 고정시켜 궤도 역학에 대한 불확실성을 해소하기 위해.
• 특히 은하수 잠재력과 tidal 환경과의 상호작용을 포함한 NGC 6397의 역학적 역사 조사하기 위해.
• tidal 충격이 관측된 NGC 6397의 평탄한 질량 함수 형성에 미치는 역할 평가하기 위해.
• 최신에 캘리브레이션된 운동 데이터를 사용하여 일관되고 물리적으로 타당한 은하수 잠재력 모델을 활용해 궤도 모델링 향상시키기 위해.

제안 방법

• 정밀한 운동량 측정을 위해 NGC 6397의 세 영역(B, C, D)에 대해 다중 에포크 HST/WFPC2 이미지를 확보하였다.
• 외성계 기준점으로 사용하기 위해 날카운 불해상 핵을 가진 33개의 배경 은하를 식별하였다.
• 별과 기준 은하의 상대적 위치와 운동량 측정을 위해 효과적 점함수(ePSF) 피팅을 적용하였다.
• HST 운동량과 VLT/FLAMES 다중섬유 분광계에서 확보한 라디얼 속도를 융합하여 전체 3차원 공간 속도를 결정하였다.
• Allen & Santillan(1991)의 은하수 잠재력 모델을 사용해 궤도를 통합하였으며, 다양한 태양계 중심 거리를 가정하였다.
• 에너지 및 동량 보존을 확보하기 위해 15차 비대칭 대칭, 심플렉틱 룬게쿠타 방법(Radau 스킴)을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 외성계 기준점에 고정된 NGC 6397의 절대 3차원 공간 속도는 무엇인가요?
• RQ2 은하수 잠재력 내에서 이 별단의 궤도는 그의 역학적 진화와 tidal 노출에 어떻게 영향을 미치나요?
• RQ3 근일점과 은하수 평면 통과 시 발생하는 tidal 충격은 NGC 6397의 질량 함수 평탄화에 어느 정도 기여하는가요?
• RQ4 다양한 가정된 거리가 궤도 매개변수와 tidal 충격 빈도에 어떻게 영향을 미치나요?
• RQ5 이 별단의 궤도는 이전의 역학 모델과 일치하는가, 그리고 새로운 데이터는 궤도 제약 조건의 정밀도를 향상시키는가요?

주요 결과

• NGC 6397의 절대 운동량은 J2000.0 좌표계에서 (μαcosδ, μδ) = (+3.39 ± 0.15, -17.55 ± 0.15) mas yr⁻¹로 측정되었다.
• 이 별단의 라디얼 속도는 Vrad = +18.36 ± 0.09 (±0.10) km s⁻¹로 결정되었다.
• 이 별단의 궤도는 매우 타원적이며 상자형 형태를 띠며, 궤도 동안 은하수 중심과 평면에 여러 차례 가까이 접근한다.
• 궤도 통합 결과, NGC 6397는 궤도 주기 동안 세 번의 tidal 충격을 경험한다—한 번은 근일점에서, 두 번은 은하수 평면 통과 시에 발생한다.
• 가정된 태양계 중심 거리가 궤도 주기, 평면 위 최대 고도, 에피사이클 진폭에 크게 영향을 미치며, 거리가 클수록 주기가 길어지고 수직 이동이 커진다.
• 특히 은하수 평면 근처에서 고속으로 운동하는 경우, 빈번한 tidal 충격은 저질량 별의 선호적 손실을 설명할 수 있는 타당한 메커니즘을 제공하며, 이는 이 별단의 비정상적으로 평탄한 질량 함수를 설명한다.