[논문 리뷰] Spitzer/IRAC Characterization of Galactic AGB Stars

M. Marengo, Joseph L. Hora외 5명|arXiv (Cornell University)|2006. 11. 10.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 보증 시간 관측(GTO)를 통해 은하수 AGB 별에 대한 Spitzer/IRAC 색소를 처음으로 경험적으로 규명하며, 포인트 스프레드 함수(PSF) 피팅을 통해 포화된 등급을 측정하는 기법을 개발하여 정확한 복사량을 유도한다. 주요 기여는 복잡한 분자 흡수 피크와 변동성으로 인해 어려움을 겪는 적외선 탐사에서 AGB 별의 정확한 식별을 가능하게 하는 校정된 IRAC 등급과 색소 데이터셋을 제공하는 것이다.

ABSTRACT

The Spitzer Space Telescope and in particular its InfraRed Array Camera (IRAC) is an ideal facility to study the distribution of AGB stars in our own and other galaxies because of its efficiency in surveying vast areas of the sky and its ability to detect sources with infrared excess. The IRAC colors of AGB stars, however, are not well known because cool stars have numerous molecular absorption features in the spectral region covered by the IRAC photometric system. The presence and strength of these features depends on the chemistry of the stellar atmosphere and the mass loss rate and can change with time due to the star's variability. To characterize the IRAC colors of AGB stars, we are carrying out a Spitzer Guaranteed Time Observation program to observe a sample of AGB stars with IRAC. The results will be made available to the community in the form of template magnitudes and colors for each target with the goal of aiding the identification of AGB stars in already available and future IRAC surveys. We present here the first results of this project.

연구 동기 및 목표

• 복잡한 분자 흡수 피크와 변동성로 인해 AGB 별에 대한 신뢰할 수 있는 IRAC 색소가 부족한 문제를 해결하기 위해.
• 직접적인 Spitzer/IRAC 관측을 통해 ISO SWS 스펙트럼을 검증하고 교차 校정하기 위해.
• 장치 포화를 극복하기 위해 포화된 AGB 별에 대한 고정밀도 광도 측정 기법을 개발하기 위해.
• IRAC 대역에서 AGB 별의 템플릿 등급과 색소를 위한 공동 접근 가능한 카탈로그를 제작하기 위해.
• 특정 색소-색소 분포를 특성화하여 IRAC 탐사에서 AGB 별을 다른 빨간색 천체와 구분하기 위해.

제안 방법

• 기존의 거리와 질량 손실률이 알려진 52개의 AGB 별(O-형, 탄소, S형, M형 초거대 별)에 대해 Spitzer/IRAC를 이용한 보증 시간 관측(GTO)을 수행하였다.
• 변동성 영향을 평가하기 위해 두 번의 관측을 2개월 간격으로 실시하였다.
• 밝은 별에서 유도된 모델 PSF를 사용한 PSF 차감 기법을 개발하여, 포화된 AGB 별의 복사량을 1–3% 정확도로 측정하였다.
• 베가의 알려진 등급을 이용해 PSF 모델을 校정하여, 표준 IRAC 校정에 의존하지 않는 절대 복사량 校정을 가능하게 하였다.
• 155개의 소스에 대한 ISO SWS 스펙트럼을 IRAC 대역폭에 컨볼루션하여 비교를 위한 합성 IRAC 색소를 생성하였다.
• 관측된 색소를 해석하고 분자 특성의 영향을 평가하기 위해 DUSTY 및 Groenewegen의 복사 전달 모델을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AGB 별의 IRAC 색소는 분자 흡수 피크로 인해 단순한 붉어진 광학적 모델과 어떻게 다를까? 예를 들어 탄소 별의 3.6 μm 대역에서 C2H2와 HCN의 영향은 어떻게 작용하는가?
• RQ2 변동성이 있는 AGB 별에서 펄세이션 단계에 따라 IRAC 색소는 어느 정도 변화하는가?
• RQ3 포화된 IRAC 이미지에 대한 PSF 피팅이 가장 밝은 AGB 별에 대해 1–3% 정확도로 복사량 측정을 가능하게 하는가?
• RQ4 이론적 모델(DUSTY 및 Groenewegen)은 특히 강한 C3 흡수를 보이는 탄소 별의 관측된 IRAC 색소를 어느 정도 잘 재현하는가?
• RQ5 O-형 AGB 별, 탄소 별, S-형 별, M형 초거대 별의 고유한 IRAC 색소-색소 서브세트는 무엇인가?

주요 결과

• AGB 별의 IRAC 색소는 분자 흡수 피크로 인해 크게 영향을 받는다. 예를 들어 탄소 별의 3.6 μm 대역에서 C2H2와 HCN의 영향으로 기대보다 더 파란 [3.6]–[4.5] 색소를 보인다.
• 탄소 별은 펄세이션 단계에 따라 변하는 일시적인 C3 흡수로 인해 [4.5]–[5.8] 색소가 최소 -0.5 mag까지 낮아져 이례적인 색소를 나타낸다.
• PSF 피팅 기법은 포화된 AGB 별에 대해 표준 IRAC 校정에 의존하지 않고도 1–3% 정확도로 복사량 측정을 달성하였다.
• ISO SWS 스펙트럼에서 유도된 합성 색소는 첫 번째 관측 시점의 IRAC 관측 결과와 밀도적으로 일치하여 SWS 데이터의 색소 예측 용도를 검증하였다.
• 흑체 중심원을 사용하는 DUSTY 모델보다 실제 별 대기 모델을 사용한 Groenewegen의 모델이 관측된 색소를 더 잘 재현한다.
• 고질량 손실을 보이는 O-형 AGB 별은 특히 [3.6]–[8.0] 색소에서 강한 적외선 초과를 보이며, S-형 별과 M형 초거대 별은 M형 AGB 별과 유사한 색소를 가진다.