[논문 리뷰] HST multiband photometry of the globular cluster NGC 6388

G. Busso, G. Piotto외 1명|arXiv (Cornell University)|2003. 08. 20.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 금속 농도가 높은 구형성단 NGC 6388의 HST 다중대역 광도측정을 제시하며, 수명이 길게 지속되는 헬륨 폭발을 겪는 별들로 인해 수축된 수평가에 30,000 K를 초과하는 확장된 끝부분이 존재함을 처음으로 입증한다. 수평가 기울기 경향은 적색화 효과가 아닌 실제 물리적 특성임이 확인되었으며, 모든 광도측정 대역에서 관측되었으며, 기존의 별진화 모델에 도전한다.

ABSTRACT

We present color-magnitude diagrams (CMD) of the globular cluster NGC 6388 based on HST multiband photometry (F255W, F336W, F439W, F555W). In this paper we focus our attention on the peculiar horizontal branch of this cluster. After a careful reddening correction, we fitted the observed CMD with theoretical models. For the first time we demonstrated that the HB of this very metal rich globular cluster extends beyond Te > 30.000 K, showing clear evidence of a population of blue hook (D'Cruz et al.2000, Brown et al. 2001) stars. Moreover, we could demonstrate that the HB tilt (slope) is not a reddening effect and is present in all the photometric bands.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 HST 광도측정을 활용하여 금속 농도가 높은 구형성단 NGC 6388의 이례적인 수평가의 성격을 조사하기 위해.
• 관측된 수평가 기울기가 적색화의 영향인지, 성단의 별 집단에 기인한 물리적 특성인지 확인하기 위해.
• 특히 효과 온도가 30,000 K를 초과하는 별들이 수평가에 존재하는지 여부와 그 특성들을 조사하기 위해.
• 늦은 헬륨 폭발을 겪는 별들이 금속 농도가 높은 성단에서 관측된 확장된 파란 꼬리와 수평가 형태를 설명할 수 있는지 테스트하기 위해.
• 관측된 색-등급도도(CMDs)를 이론적 진화 모델과 비교하여 빛의 세기와 온도 분포의 불일치 여부를 평가하기 위해.

제안 방법

• UV 대역에서 깊은 노출을 통해 F255W, F335W, F439W, F555W 필터를 사용한 HST/WFPC2 다중대역 광도측정을 확보하였다.
• DAOPHOT 및 ALLFRAMEII를 사용하여 PSF 광도측정을 수행하였으며, Dolphin(2000) 변환을 통해 WFPC2 기준 광도계로 校정하였다.
• 모든 네 개의 대역에서 검출된 항성들을 교차 비교하여 다중색 색-등급도도를 구성하였으며, UV 및 광학 대역을 포함하였다.
• 대기 모델(Bessel 등 1998)을 필터 대역폭과 병합하고 Scuderi 등(1996)의 흡수 법칙을 사용하여 온도에 따라 변하는 적색화 보정을 적용하였다.
• Origlia & Leitherer(2000)의 변환을 사용하여 이론적 볼로메트릭 등급과 효과 온도를 HST 등급으로 변환하였다.
• 관측된 색-등급도도를 Z=0.006 및 Y=0.23 조건의 이론적 수평가 모델과 비교하였으며, 거리 모듈러스 (m−M) = 16.54 및 E(F439W−F555W)=0.37를 고려하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 6388에서 관측된 수평가 기울기는 적색화 효과에서 기인하는가, 아니면 성단의 별 집단에 기인한 물리적 특성인가?
• RQ2 NGC 6388의 수평가 파란 꼬리에서 별들이 도달하는 최대 효과 온도는 얼마인가?
• RQ3 파란 고리 별들—늦은 헬륨 폭발을 겪는 별들로 해석되는 별들—은 이 금속 농도가 높은 구형성단에 존재하는가?
• RQ4 표준 별진화 모델은 가장 뜨거운 수평가 별들의 관측된 빛의 세기와 온도 분포를 재현할 수 있는가?
• RQ5 NGC 6388의 수평가 형태는 금속 농도와 적색화가 유사한 동반 성단인 NGC 6441과 비교해 어떻게 다를까?

주요 결과

• NGC 6388의 수평가는 30,000 K를 초과하며, 가장 뜨거운 별들은 약 31,500 K의 효과 온도에 도달한다.
• 수평가 기울기는 모든 광도측정 대역에서 관측되었으며, 온도에 따라 변하는 흡수 보정을 통해 적색화의 영향이 아님을 확인하였다.
• 확장된 파란 꼬리(파란 고리로 식별됨)의 존재는 늦은 헬륨 폭발을 겪는 별들의 집단이 있음을 시사하며, 이는 이전까지 금속 농도가 낮은 성단에서만 관측된 현상이다.
• 이론적 모델은 가장 뜨거운 수평가 별들의 관측된 빛의 세기를 재현하지 못하며, 예측된 것보다 체계적으로 더 밝게 관측된다.
• 헬륨 농도를 높여도(예: Y=0.43) 이 불일치는 해결되지 않으며, 이러한 값은 적색거대가운데 뾰루기와 R-파라미터 추정치 등 다른 성단 관측치와 충돌한다.
• NGC 6388의 동반 성단인 NGC 6441에 대한 초보적 분석 결과, 유사한 특성—수평가 기울기와 파란 고리 별들—이 관측되어, 금속 농도가 높은 성단에서 이러한 이상 현상들이 공통된 기원을 가진다는 것을 시사한다.