[논문 리뷰] Distances and Absolute Ages of Galactic Globular Clusters from Hipparcos Parallaxes of Local Subdwarfs

R. Gratton, F. Fusi Pecci외 4명|arXiv (Cornell University)|1997. 07. 09.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 30개의 근접한 하위왜성의 고정밀 히파르코스 병진각과 그들의 금속성 농도를 사용하여 은하수 궤도개구리의 거리와 절대 연령을 재보정한다. 이전 추정치보다 거리 척도가 0.2 밀리어드 더 길고, 연령은 약 2.8 Gyr 더 어린 것으로 나타나, 표준 천체론 모델과의 괴리 문제를 해결하며, 오래된 별단의 연령을 11.8 (+2.1/-2.5) Gyr로 재확인한다.

ABSTRACT

High precision trigonometric parallaxes from the HIPPARCOS satellite and accurate metal abundances ([Fe/H], [O/Fe], and [alpha/Fe]) from high resolution spectroscopy for about 30 local subdwarfs have been used to derive distances and ages for a carefully selected sample of nine globular clusters. We find that HIPPARCOS parallaxes are smaller than the corresponding ground-based measurements leading, to a longer distance scale (~ 0.2 mag) and to ages ~ 2.8 Gyr younger. The relation between the zero age horizontal branch (ZAHB) absolute magnitude and metallicity for the nine programme clusters is : Mv(ZAHB) = (0.22 +/- 0.09)([Fe/H]+1.5) + (0.48 +/- 0.04) The corresponding Large Magellanic Cloud distance modulus is (m-M)o=18.61 +/- 0.07. The age of the bona fide old globular clusters (Oosterhoff II and Blue Horizontal Branch) based on the absolute magnitude of the turn-off is: Age = 11.8 (+2.1/-2.5) Gyr The present age of globular clusters does no longer conflict with standard inflationary models for the Universe.

연구 동기 및 목표

• 독립적인 거리 지표를 사용하여 은하수 궤도개구리의 거리 및 연령 추정치의 정확도를 향상시키기.
• 궤도개구리 연령 추정치와 표준 천체론 모델 간의 괴리 문제를 해결하기.
• 지역 하위왜성을 거리 기준점으로 삼아, 영제수평지점(Zero-Age Horizontal Branch, ZAHB)의 절대 등급-금속성 관계를 보정하기.
• 히파르코스 병진각 측정치가 천체 거리 척도 및 별단 연령 결정에 미치는 영향 평가하기.
• 보조은하수의 거리 모듈러스를 보정된 별단 거리로부터 도출하기.

제안 방법

• 30개의 근접한 하위왜성에 대해 히파르코스 위성의 고정밀 삼각 병진각을 사용하였다.
• 고해상도 스펙트로스코피를 통해 하위왜성의 정확한 금속성 농도([Fe/H], [O/Fe], [alpha/Fe])를 제공하였다.
• 하위왜성의 병진각과 금속성 농도를 사용하여 ZAHB의 절대 등급을 보정하였다.
• 보정된 별단 거리를 기반으로 보조은하수의 거리 모듈러스를 유도하였다.
• 등진도의 주계열 전환점의 절대 등급을 사용하여 이소클론 피팅을 통해 연령 추정치를 계산하였다.
• 히파르코스와 지상 기반 병진각 측정치 간의 체계적 차이를 정량화하고 보정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 히파르코스 병진각 측정치는 은하수 궤도개구리의 유도된 거리에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 ZAHB 절대 등급은 금속성에 어떻게 의존하는가? 그리고 보정된 관계는 무엇인가?
• RQ3 히파르코스 보정 거리를 기반으로 재측정된 오래된 궤도개구리의 연령은 무엇인가?
• RQ4 보정된 궤도개구리 연령은 표준 팽창 이론 천체론 모델과 여전히 일치하는가?
• RQ5 새로운 보정 기반으로 보조은하수의 거리 모듈러스는 얼마인가?

주요 결과

• 히파르코스 병진각은 지상 기반 측정치보다 체계적으로 작아, 약 0.2 밀리어드 더 긴 거리 척도로 이어진다.
• ZAHB 절대 등급-금속성 관계는 Mv(ZAHB) = (0.22 ± 0.09)([Fe/H] + 1.5) + (0.48 ± 0.04)로 보정되었다.
• 보조은하수의 거리 모듈러스는 (m-M)o = 18.61 ± 0.07이다.
• 진정된 오래된 궤도개구리(오스터호프 II 및 파랑 수평지점)의 연령은 11.8 (+2.1/-2.5) Gyr이며, 통계적 불확실성 포함.
• 재측정된 연령은 더 이상 표준 팽창 이론 천체론 모델과 충돌하지 않는다.
• 병진각의 체계적 이동은 이전 지상 기반 보정 대비 약 2.8 Gyr 어린 연령 추정치를 암시한다.