[논문 리뷰] Open clusters in 2MASS photometry - I. Structural and basic astrophysical parameters

Ł. Bukowiecki, G. Maciejewski외 2명|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 26.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 18

한 줄 요약

이 연구는 은하수의 849개의 산개성단에 대해 2MASS 적외선 JHKS 광도 측정을 사용하여 구조적 및 천체물리적 매개변수를 유도한다. 클러스터 중심을 재평가하고, 반경 밀도 프로파일을 작성하며 배경 청소를 적용함으로써, 저자들은 연령, 거리, 적색화 및 크기를 결정하며, 적외선 대역에서 은하수 성단이 가시광선 대역보다 더 크게 보인다는 것을 발견하고, 거리와 연령에 따른 성단 크기 분포에서의 선택 효과를 드러낸다.

ABSTRACT

The main goal of our project is to obtain a complete picture of individual open clusters from homogeneous data and then search for correlations between their astrophysical parameters. The near-infrared JHKS photometric data from the 2-Micron All Sky Survey were used to determine new coordinates of the centres, angular sizes and radial density profiles for 849 open clusters in the Milky Way. Additionally, age, reddening, distance, and linear sizes were also derived for 754 of them. For these open clusters our results are in satisfactory agreement with the literature data. The analysed sample contains open clusters with ages in the range from 7 Myr to 10 Gyr. The majority of these clusters are located up to 3 kpc from the Sun, less than 0.4 kpc from the Galactic Plane and 6 - 12 kpc from the Galactic Centre. The majority of clusters have core radii of about 1.5 pc and the limiting radii of the order of 10 pc. We notice that in the near-infrared, open clusters seem to be greater than in optical bands. We notice that a paucity of clusters is observed at Galactic longitudes range from 140{\deg} to 200{\deg} which probably reflects the real spatial distribution of open clusters in the Galaxy. The lack of clusters was also found in earlier studies.

연구 동기 및 목표

• . 2MASS JHKS 광도 측정을 이용하여 산개성단에 대한 균일한 구조적 및 천체물리적 매개변수를 도출한다.
• . 반복적인 항성 수 계산 분석을 통해 클러스터 중심 좌표, 각도 크기 및 반경 밀도 프로파일을 향상시킨다.
• . 색-등급도와 배경 청소를 이용하여 754개의 클러스터에 대해 연령, 거리 및 적색화를 추정한다.
• . 은하 중심에서의 거리 및 척도 높이와 같은 은하 위치와 클러스터 매개변수 간의 상관관계를 조사한다.
• . 특히 먼 거리에서의 밀도 감소에 따른 탐지 가능성에 영향을 미치는 선택 효과를 특정한다.

제안 방법

• . 알려진 산개성단 중심에 위치한 1756개의 영역에 대해 2MASS 점원자료에서 JHKS 광도 측정을 추출한다.
• . 천체위치 기준으로 정렬된 천체 수 히스토GRAM을 사용하여 반복 알고리즘을 적용하여 클러스터 중심 좌표를 재평가한다.
• . 재평가된 중심을 기준으로 동심원 고리로 구성된 반경 밀도 프로파일(RDP)을 구축하고, 킹 유사 이중 매개변수 모델에 적합시킨다.
• . 통계적 절차를 통해 배경 항성 청소를 실시하여 성단 구성원을 분리하고 신뢰할 수 있는 색-등급도를 구성한다.
• . 색-등급도에서 주계열의 형태와 위치를 기반으로 연령, 거리 및 투과도(E(B−V))를 유도한다.
• . 결과를 문헌 자료와 비교하고, 은하계 경도 및 거리 의존성과 같은 공간 분포 추세를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 . 은하수의 산개성단의 구조적 매개변수(핵반경, 한계반경)는 태양으로부터의 거리와 은하 위치에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ2 . 적외선 광도 측정 자료가 가시광선 대역보다 더 큰 성단 크기를 어떻게 드러내는가? 그리고 이 차이의 원인은 무엇인가?
• RQ3 . 관측된 성단 크기 및 연령 분포에 영향을 미치는 선택 효과는 무엇이며, 특히 먼 거리에서의 영향은 어떠한가?
• RQ4 . 성단 연령, 적색화 및 척도 높이가 은하 중심 거리 및 은하위도와 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ5 . 왜 은하경도 범위 140°–200° 사이에 산개성단이 극도로 적은가? 이는 은하의 실질적인 구조적 특징을 반영하는가?

주요 결과

• . 대부분의 산개성단(81%)은 한계반경이 10 pc 이하이며, 핵반경은 일반적으로 약 1.5 pc이다.
• . 한계반경은 통계적으로 핵반경보다 6–7배 더 크며, 확장된 성단 구조를 나타낸다.
• . 산개성단은 적외선 대역에서 가시광선 대역보다 더 크게 보이는데, 이는 희미하고 먼 성단 구성원을 더 잘 탐지할 수 있기 때문이다.
• . 먼 거리에 있는 클러스터의 경우, 뚜렷한 크기의 성단이 더 큰 것으로 보이는 강력한 선택 효과가 존재한다. 이는 먼 거리에서의 밀도 감소로 인해 밀도가 높은 성단이 탐지되지 않기 때문이다.
• . 평균 E(J−KS)/E(B−V) 비율은 0.463이며, Schlegel 등(1998)의 값인 0.520과 다름을 보이며, 이는 거리 추정에 약 2.8% 오차만을 초래한다.
• . 은하경도 범위 140°–200° 사이에 성단이 극도로 적은 현상이 관측되며, 이는 은하의 spiral 구조에서 페르세우스 암흑대의 공백과 일치한다.