[논문 리뷰] HST/NICMOS observations of the GLIMPSE9 stellar cluster

M. Messineo, Donald F. Figer외 5명|arXiv (Cornell University)|2009. 12. 10.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 GLIMPSE9 별집단의 HST/NICMOS 광도계측 및 K-대역 스펙트로스코피를 제시하며, A_Ks = 1.6 ± 0.2 mag의 침식도를 규명하고, M1–M2 형의 붉은 초거성 3개와 B2–09 형 초거성 2개를 확인하여, 스펙트로광도적 거리로 4.2 ± 0.4 kpc를 산정하였다. 이 별집단은 15–27 Myr의 연령을 지닌 것으로 추정되며, 총 질량은 1600 ± 400 M⊙로, 더 큰 내은하 분자구 nuv 복합체 내에서 한 번의 대량 항성 형성 사건을 겪었음을 시사한다.

ABSTRACT

We present HST/NICMOS photometry, and low-resolution K-band spectra of the GLIMPSE9 stellar cluster. The newly obtained color-magnitude diagram shows a cluster sequence with H-Ks =1 mag, indicating an interstellar extinction Aks=1.6\pm0.2 mag. The spectra of the three brightest stars show deep CO band-heads, which indicate red supergiants with spectral type M1-M2. Two 09-B2 supergiants are also identified, which yield a spectrophotometric distance of 4.2\pm0.4 kpc. Presuming that the population is coeval, we derive an age between 15 and 27 Myr, and a total cluster mass of 1600\pm400 Msun, integrated down to 1 Msun. In the vicinity of GLIMPSE9 are several HII regions and SNRs, all of which (including GLIMPSE 9) are probably associated with a giant molecular cloud (GMC) in the inner galaxy. GLIMPSE9 probably represents one episode of massive star formation in this GMC. We have identified several other candidate stellar clusters of the same complex.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 적외선 관측을 통해 GLIMPSE9 별집단의 항성 집단 및 물리적 성질을 특성화하기 위해.
• 광도계측과 저해상도 K-대역 스펙트로스코피를 융합하여 별집단의 거리, 연령, 질량을 결정하기 위해.
• 별집단이 거대 분자구 nuv(GMC)와 어떻게 연관되어 있으며, 내은하에서 대량 항성 형성에 어떤 역할을 하는지 조사하기 위해.
• 관측된 점원형함수를 사용한 인위적 항성 실험을 통해 혼잡한 항성 영역에서의 완전성과 광도계측 신뢰도 평가하기 위해.

제안 방법

• 별집단의 색-등급도도를 구성하기 위해 HST/NICMOS F222M 좁대역 이미징을 확보하였다.
• 세 개의 가장 밝은 항성에 대해 저해상도 K-대역 스펙트로스코피를 수행하여 스펙트럼 유형을 분류하고 물리적 성질을 추론하였다.
• 관측된 점원형함수를 사용한 인위적 항성 실험을 통해 혼잡한 영역에서의 광도계측 완전성과 불확실성을 정량화하였다.
• 표준 적색화 법칙을 가정하여, 별집단 시퀀스의 H–K 색을 사용해 침식도를 계산하였다.
• 초거성의 스펙트럼 유형과 절대 등급 보정을 통해 거리를 추정하였다.
• 1 M⊙까지의 빛의 분포 함수를 사용하여 공시 항성 집단 합성 모델을 적용하여 별집단의 연령과 질량을 유도하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GLIMPSE9 별집단 방향으로의 간성 침식도는 무엇이며, 관측된 광도계측에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 GLIMPSE9에서 가장 밝은 항성들의 스펙트럼 유형과 진화 상태는 무엇인가?
• RQ3 GLIMPSE9 별집단의 스펙트로광도적 거리는 얼마이며, 다른 거리 지표와 비교해보면 어떻게 되는가?
• RQ4 공시 항성 집단을 가정할 때 GLIMPSE9 별집단의 연령과 총 질량은 얼마인가?
• RQ5 GLIMPSE9는 내은하의 주변 HII 영역, 초신성 잔해물(SNR), 그리고 거대 분자구와 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• 색-등급도도에서 별집단 시퀀스는 H–K ≈ 1 mag를 보이며, K-대역 침식도 A_Ks = 1.6 ± 0.2 mag를 나타낸다.
• 세 개의 가장 밝은 항성에 대한 저해상도 K-대역 스펙트럼은 깊은 CO 밴드 헤드를 보이며, M1–M2 형의 붉은 초거성임을 확인한다.
• 두 개의 B2–09 초거성이 확인되어, 별집단까지의 스펙트로광도적 거리는 4.2 ± 0.4 kpc로 산정되었다.
• 공시성을 가정할 때, 주계열 전환점의 위치와 진화 모델을 기반으로 별집단의 연령은 15–27 Myr로 제약된다.
• 1 M⊙까지 통합된 별집단 총질량은 약 1600 ± 400 M⊙로 추정되며, 대규모이고 젊은 항성계임에 부합한다.
• GLIMPSE9는 HII 영역, SNR, 후보 별집단으로 구성된 더 큰 복합체의 일부로, 내은하의 한 거대 분자구와 연관되어 있으며, 한 번의 대량 항성 형성 사건을 겪었음을 시사한다.