[논문 리뷰] Ground-based CCD astrometry with wide field imagers. III. WFI@2.2m proper-motion catalog of the globular cluster omega Centauri

Andrea Bellini, G. Piotto외 7명|Research Padua Archive (University of Padua)|2008. 10. 10.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 58

한 줄 요약

이 논문은 기록된 WFI@2.2m 망원경 자료를 이용하여 ω Centauri의 고정밀, CCD 기반 운동량 목록을 제시한다. 천체측위 정밀도는 약 7 mas/yr이며, 항성 등급은 V ~ 20까지 연장된다. 금속성 낮은, 중간 금속성, 높은 금속성의 적색거성 브런치 성분들이 동일한 평균 운동량을 공유함을 확인하였으며, 이는 분광학적 후속 관측과 다중 인구 연구를 위해 필수적인 구성원 확률 목록을 제공한다. 이 목록은 별의 전환 영역까지 확장된다.

ABSTRACT

Omega Centauri is the most well studied Globular Cluster because of its numerous puzzling features. Intensive spectroscopic follow-up observing campaigns targeting stars at different positions on the color-magnitude diagram promises to clarify some of these peculiarities. To able to target cluster members reliably during spectroscopic surveys and both spatial and radial distributions in the cluster outskirts without including field stars, a high quality proper-motion catalog of omega Cen and membership probability determination are required. The only available wide field proper-motion catalog of omega Cen is derived from photographic plates, and only for stars brighter than B~16. Using ESO archive data, we create a new, CCD-based, proper-motion catalog for this cluster, extending to B~20. We used the high precision astrometric software developed specifically for data acquired by WFI@2.2m telescope and presented in the first paper of this series. We achieved a good cluster-field separation with a temporal base-line of only four years. We corrected our photometry for sky-concentration effects. We provide calibrated photometry for UBVRI wide-band data plus narrow-band filter data centered on H_alpha for almost 360 000 stars. We can confirm that the omega Cen metal-poor and the metal-rich components have the same proper motion, and demonstrate that the metal-intermediate component in addition exhibits the same mean motion as the other RGB stars. We provided membership probability determination for published omega Cen variable star catalogs. Our catalog extends the proper-motion measurements to fainter than the cluster turn-off luminosity, and covers a wide area (~33'x33') around the center of omega Cen. Our catalog is now electronically available to the astronomical community.

연구 동기 및 목표

• V ~ 20까지의 어두운 항성까지 확장되는 고정밀, 광역 운동량 목록을 제공하여 구성원 식별을 신뢰할 수 있도록 한다.
• 장외 별에 의한 오염을 최소화하여 분광학적 조사에서 별의 구성원을 정확히 타겟팅할 수 있도록 한다.
• 특히 금속성 성분 간의 운동 행동을 조사하여 ω Centauri의 다중 별 인구의 운동학적 특성을 탐구한다.
• 하늘의 농도 효과를 보정하고, 모든 별에 대해 校정된 UBVRI 및 Hα 광도를 제공하기 위해 광도를 보정한다.
• 기존의 변광성 별 목록에 대한 구성원 확률을 제공한다.

제안 방법

• La Silla 및 Paranal 관측소의 WFI@2.2m 망원경에서 확보한 기록된 CCD 자료를 사용하였으며, 시간 기반은 4년이다.
• 실제 PSF 및 국소 변환 방법을 적용한 고정밀 천체측위 소프트웨어를 사용하여 약 7 mas/yr의 정밀도로 항성 이동을 측정하였다.
• 넓은 시야각에서의 광도 정확도 향상을 위해 전용 校정 방법을 사용하여 하늘의 농도 효과를 보정하였다.
• 거의 36만 개의 항성에 대해 다중 대역 광도(UBVR_C I_C, Hα)를 조합하였으며, 어두운 항성의 경우 오차가 0.05 mag에서 밝은 항성의 경우 0.02 mag까지 다양하다.
• 천체측위 및 광도 자료를 사용하여 운동량 구성원 확률(Pμ)을 계산하였으며, 일부 항성에 대해서는 보조 방법을 사용하였다.
• 왜곡 보정된 기준 메타칩을 사용하여 모든 천체의 정확한 J2003.29 천구좌표 및 픽셀 좌표를 유도하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ω Centauri의 금속성 낮은, 중간 금속성, 높은 금속성의 적색거성 브런치 성분들이 서로 다른 운동량을 보이는가?
• RQ2 광역, CCD 기반 운동량 목록이 충분한 정밀도로 별의 전환 영역까지 연장되어, 별의 구성원과 장외 별을 구분할 수 있는가?
• RQ3 넓은 시야의 이미징에서 하늘의 농도 효과가 광도 측정에 어떤 영향을 미치며, 이를 효과적으로 보정할 수 있는가?
• RQ4 기존의 변광성 별 목록이 운동량 기반으로 신뢰할 수 있는 구성원 할당을 제공하는가?
• RQ5 고정밀 천체측위와 다중 대역 광도가 ω Centauri의 다중 별 인구의 운동학적 및 구조적 특성을 제약할 수 있는가?

주요 결과

• ω Centauri의 금속성 낮은, 중간 금속성, 높은 금속성의 적색거성 브런치 성분들이 모두 동일한 평균 운동량을 공유하며, 이는 동일한 은하계 시스템에 속해 있음을 뒷받침한다.
• 이 목록은 별의 중심에서 약 33×33 arcmin²의 넓은 영역을 커버하며, V ~ 20까지의 운동량이 측정된 거의 36만 개의 항성이 포함되어 있다.
• 광도 오차는 밝은 항성의 경우 0.02 mag에서 어두운 항성의 경우 0.05 mag까지 다양하며, 모든 항성에 대해 校정된 UBVRI 및 Hα 등급이 제공된다.
• 모든 항성에 대해 운동량 구성원 확률(Pμ > 90%)이 계산되어, 분광학적 후속 관측을 위한 신뢰할 수 있는 별의 구성원 선별이 가능해졌다.
• 이 연구는 ω Centauri의 금속성 분산이 적색거성 브런치 성분 간 운동학적 차이와 상관관계가 없음을 확인하였다.
• Kaluzny 등(2004) 및 Weldrake 등(2007)의 변광성 별 목록에 대해 구성원 확률을 제공하여 향후 연구의 유용성을 높였다.