[논문 리뷰] Reddening and metallicity maps of the Milky Way bulge from VVV and 2MASS III. The first global photometric metallicity map of the Galactic bulge

O. A. González, M. Rejkuba외 4명|Americanae (AECID Library)|2013. 02. 01.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 86인용 수 59

한 줄 요약

이 연구는 VVV 및 2MASS 자료를 이용하여 은하수 부근의 첫 번째 전역 광도 금속도 지도를 제시하며, 군집의 고리선에 대한 보간을 통해 적색거성가지 별의 금속도를 유도한다. 이는 약 0.04 dex/도의 강한 수직 금속도 기울기를 보이며, 금속 농도가 높은 별([Fe/H] ~ 0)이 평면 근처에서 지배하고, 금속 농도가 낮은 별은 더 높은 척도 높이에서 관측되며, 이는 고립된 진화와 바의 굽힘 불안정성에 의한 상자형 부근 형성과 일치한다.

ABSTRACT

We investigate the large scale metallicity distribution in the Galactic bulge, using a large spatial coverage, in order to constrain the bulge formation scenario. We use the VISTA variables in the Via Lactea (VVV) survey data and 2MASS photometry, covering 320 sqdeg of the Galactic bulge, to derive photometric metallicities by interpolating of the (J-Ks)0 colors of individual Red Giant Branch stars based on a set of globular cluster ridge lines. We then use this information to construct the first global metallicity map of the bulge with a resolution of 30'x45'. The metallicity map of the bulge revealed a clear vertical metallicity gradient of ~0.04 dex/deg (~0.28 dex/kpc), with metal-rich stars ([Fe/H]~0) dominating the inner bulge in regions closer to the galactic plane (|b|<5). At larger scale heights, the mean metallicity of the bulge population becomes significantly more metal-poor. This fits in the scenario of a boxy-bulge originated from the vertical inestability of the Galactic bar, formed early via secular evolution of a two component stellar disk. Older, metal-poor stars dominate at higher scale heights due to the non-mixed orbits from the originally hotter thick disk stars.

연구 동기 및 목표

• 은하수 부근의 형성 시나리오를 제약하기 위해 대규모 금속도 분포를 지ap핑하는 것.
• 이전 연구의 한계를 극복하기 위해 고해상도 광도 금속도로 부근의 전역 공간 커버리지를 확보하는 것.
• 부근 내 금속도 기울기가 바 굽힘에 의한 고립적 진화 기원과 일치하는지, 또는 고전적 융합에 의한 형성과는 다른지 조사하는 것.
• 적색거성가지 고리선을 기반으로 보정된 방법을 사용하여 광도 금속도를 분광학적 연구와 비교 검증하는 것.

제안 방법

• 은하수 부근의 성간 별 집단 분석을 위해 VVV 설문(320 제곱도)과 2MASS의 깊은 적외선 광도 자료를 사용한다.
• 적색 클러스터 별을 표준 캔들로 사용하여 거리 추정치를 얻어 절대 등급-색깔 다이어그램(MKs, (J-Ks)0)을 구성한다.
• Valenti 등(2007)의 군집 고리선에 기반하여 개별 (J-Ks)0 색상에 대해 보간하여 광도 금속도를 보정하며, 금속도 함수에 따라 적색 클러스터 절대 등급의 인구 보정을 포함한다.
• 적색 클러스터 등급의 금속도 의존성 편향을 보정하고 금속도 정밀도를 향상시키기 위해 반복적 절차를 적용한다.
• 은하수 급경사도 l = -10°에서 +10°, 위도 b = -10°에서 +5° 범위에서 30′×45′ 해상도로 금속도 지도를 제작하며, 혼잡함과 흡수로 인해 |b|<2° 영역은 제외한다.
• 분광학적 결과와의 비교를 통해 광도 금속도를 검증하여 강한 일치를 보였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하수 부근은 바 굽힘에 의한 고립적 진화와 일치하는 수직 금속도 기울기를 보이는가?
• RQ2 적색거성가지 별의 광도 금속도는 부근의 금속도 분포를 신뢰할 수 있는 대규모 지도로 제공할 수 있는가?
• RQ3 부근의 금속도 분포는 두 성분 기원과 일치하는가? 특히 원래 디스크 기울기로 인해 금속 농도가 낮은 별이 더 높은 척도 높이에서 지배하는가?
• RQ4 관측된 금속도 패턴은 바 불안정성에 의한 상자형 부근 형성 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 은하수 부근의 첫 번째 전역 광도 금속도 지도의 공간 범위와 해상도는 무엇인가?

주요 결과

• 금속도 지도는 약 0.04 dex/도의 명확한 수직 금속도 기울기를 드러내며, 이는 약 0.28 dex/kpc에 해당한다.
• 금속 농도가 높은 별([Fe/H] ~ 0)은 평면에 가까운 영역(|b| < 5°)에서 내부 부근을 지배한다.
• 평면에서 더 큰 척도 높이에 이르면 부근 인구의 평균 금속도가 상당히 낮아지며, 이는 반경 및 수직 금속도 기초를 나타낸다.
• 관측된 금속도 기울기는 은하수 바의 수직 불안정성(굽힘)에 의한 상자형 부근 형성 시나리오를 지지하며, 이는 이원성 디스크의 고립적 진화와 일치한다.
• 금속도 분포는 원래 두꺼운 디스크의 혼합되지 않은 궤도로 인해 오래된, 금속 농도가 낮은 별이 더 높은 척도 높이에서 지배한다는 점과 일치한다.
• 광도 금속도는 분광학적 연구와 강한 일치를 보이며, 개별 측정 오차가 있음에도 불구하고 대규모 지도 제작을 위한 방법의 타당성을 검증한다.