[논문 리뷰] RR Lyrae Stars in Dwarf Spheroidal Galaxies

G. Clementini|arXiv (Cornell University)|2010. 02. 08.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 국부군의 난방형은하(dSph) 은하에서의 RR Lyr 항성들을 검토하여, 초연약 dSph는 주로 Oosterhoff 유형 II 성질을 보이며, 빛나는 dSph는 Oosterhoff 중간 유형을 보이고 있으며, 이는 은하수의 Oosterhoff 유형 I 우세성과 대조된다. 결과적으로 초연약 dSph는 은하수 허브에서 드물게 관측되지만, 계층적 합착을 통해 은하수와 안드로메다 허브의 형성에 기여했을 가능성이 제기된다.

ABSTRACT

With ages comparable to the age of the Universe, the variable stars of RR Lyrae type have eyewitnessed the formation of their host galaxies, and thus can provide information on the processes that led to the assembling of large galaxies such as the Milky Way and the Andromeda galaxy. The present knowledge of the RR Lyrae population in Local Group dwarf spheroidal galaxies is reviewed,calling attention to the "ultra-faint" spheroidal systems recently discovered around the Milky Way by the Sloan Digital Sky Survey. The properties of the RR Lyrae stars and the Oosterhoff dichotomy observed for Galactic globular clusters and field RR Lyrae stars are discussed, since they put constrain on the possibility that the Milky Way and Andromeda halos were built up from protogalactic fragments resembling the dwarf spheroidals we observe today.

연구 동기 및 목표

• 국부군의 난방형은하(dSph)에서 RR Lyr 항성들의 Oosterhoff 이원론을 평가하기 위해.
• dSph에서 RR Lyr 항성들의 성질이 은하수와 안드로메다 허브가 원시은하 조각들의 계층적 융합을 통해 형성되었음을 시사하는가를 평가하기 위해.
• dSph에서의 RR Lyr 항성들의 진동 주기와 금속성 비율을 은하수의 군집과 필드 항성들과 비교하기 위해.
• Oosterhoff 유형 분포의 함의를 은하수와 M31 허브의 형성 역사에 대해 고려하기 위해.
• M31 dSph에서의 RR Lyr 연구 현황을 요약하기 위해. 데이터는 여전히 제한되어 있으나, Oosterhoff 유형 I/중간 특성을 보여주고 있다.

제안 방법

• 색-등급도도(CMD)와 주기-광도 관계를 사용하여 15개의 dSph 은하에서의 RR Lyr 항성 데이터를 수집하고 분석하기 위해.
• 빛의 변화 곡선 형태를 기반으로 RRab(기본 모드), RRc(첫 번째 옆모드), RRd(이중 모드) 유형으로 RR Lyr 항성을 분류하기 위해.
• Oosterhoff 유형(I, II 또는 중간)을 결정하기 위해 RRab 및 RRc 항성들의 평균 진동 주기 ⟨Pab⟩ 및 ⟨Pc⟩를 계산하기 위해.
• 은하물리적 성질과 Oosterhoff 분류 간의 상관관계를 평가하기 위해 금속성 [Fe/H]과 거리 측정치를 비교하기 위해.
• 허블 우주망원경(HST)과 스ローン 디지털 스카이 서베이(SDSS) 데이터를 사용하여 dSph에서의 RR Lyr 항성들의 주기와 등급을 유도하기 위해.
• Oosterhoff 이원론을 둘러싼 맥락을 제공하기 위해 기존의 은하수 군집 및 필드 RR Lyr 항성 데이터와 결과를 대조하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초연약 dSph에서의 RR Lyr 항성들은 Oosterhoff 유형 I, II 또는 중간 성질을 보이는가?
• RQ2 dSph에서의 RR Lyr 항성들의 진동 주기와 금속성 비율은 은하수 군집 및 필드 항성들과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 dSph에서의 Oosterhoff 유형 분포가 은하수 허브가 원시은하 조각들의 적재를 통해 형성되었음을 시사할 수 있는가?
• RQ4 M31 dSph에서의 RR Lyr 항성들에 대한 현재의 지식 수준은 어떠한가? 그리고 이들은 Oosterhoff 유형 I 또는 II 특성을 보이는가?
• RQ5 '빛나는' dSph는 은하수 군집의 RR Lyr 성질과 유사한가, 아니면 Oosterhoff 분류에서 상당한 차이를 보이는가?

주요 결과

• 초연약 dSph, 예를 들어 우라우스 마조르 I, 우라우스 마조르 II, 캐네스 베나티 티 I는 주로 Oosterhoff 유형 II 성질을 보이며, 평균 주기 ⟨Pab⟩ ≈ 0.64–0.74일, 금속성 [Fe/H] ≈ -2.2에서 -2.5 dex이다.
• 빛나는 dSph, 예를 들어 포르나스와 드라코는 Oosterhoff 중간(Oo-Int) 성질을 보이며, ⟨Pab⟩ ≈ 0.60–0.69일, 금속성 [Fe/H] ≈ -1.5에서 -2.3 dex이다.
• 사기리우스 dSph는 오직 하나의 '빛나는' dSph로서 Oosterhoff 유형 I 성질을 보이며, 이는 별도의 형성 역사를 혹은 금속성 진화를 시사한다.
• M31 dSph의 RR Lyr 항성들은 혼합된 Oosterhoff 유형을 보이며: 앤드로메다 I 및 앤드로메다 II는 Oosterhoff 유형 I, 앤드로메다 III 및 앤드로메다 V는 Oosterhoff 유형 II이며, ⟨Pab⟩ 값은 0.571에서 0.685일 사이이다.
• M31 필드 및 군집 B514는 Oosterhoff 유형 I 또는 경계선 I/중간 특성을 보이며, 이는 M31와 은하수 사이의 진동 특성에 차이가 있을 수 있음을 시사한다.
• 은하수 허브는 주로 Oosterhoff 유형 I RR Lyr 항성들로 구성되어 있으나, 내부 영역에는 상당한 Oosterhoff 유형 II 성분이 존재하여 복잡한 적재 역사를 반영한다.