[논문 리뷰] The assessment of the near infrared identification of Carbon stars. I. The Local Group galaxies WLM, IC 10 and NGC 6822

P. Battinelli, S. Demers외 1명|ArXiv.org|2007. 08. 09.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 42인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 국부군 은하인 WLM, IC 10 및 NGC 6822에서 탄소(C) 및 M형 초거대브라운왜성(AGB) 항성의 near-infrared(NIR) 광도 기준을 평가한다. 스펙트럼적으로 확인된 C 항성들을 기준으로 하여, 널리 사용되는 $(J-K)_{0} > 1.4$ NIR 색상 기준이 따뜻한 C 항성들을 생략하고 M형 항성 샘플에 C 항성이 오염시켜 인구 추정을 편향시킨다는 것을 입증한다.

ABSTRACT

{The selection of AGB C and M stars from NIR colours has been done in recent years using adjustable criteria that are in needs of standardization if one wants to compare, in a coherent manner, properties of various populations.} We intend to assess the NIR colour technique to identify C and M stars. We compare the NIR colours of several C stars previously identified from spectroscopy or narrow band techniques in WLM, IC 10 and NGC 6822. We demonstrate that very few M stars have $(J-K)_0 > 1.4$ but a non negligible number of C stars are bluer than this limit. Thus, counts of M and C stars based on such limit do not produce pure samples. C/M ratios determined from NIR colours must be regarded as underestimates mainly because the M numbers include many warm C stars and also K stars if no blue limit is considered.

연구 동기 및 목표

• 국소군 은하에서 탄소(C) 및 M형 AGB 항성의 식별에 대해 near-infrared(NIR) 색상 기준, 특히 $(J-K)_{0} > 1.4$의 신뢰성을 평가하는 것.
• 일반적으로 사용되는 NIR 색상 임계값이 따뜻한 C 항성들이 M 항성으로 잘못 분류되거나 M형 항성 샘플이 C 항성으로 오염되어 C/M 비율이 편향되지 않는지 평가하는 것.
• NIR 기반 C 및 M 항성 샘플을 좁은 대역 $(CN-TiO)$ 광도를 통한 스펙트럼적으로 확인된 샘플과 비교하여 불일치를 정량화하는 것.
• 특히 저중성도 환경에서 $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준이 순수한 C 항성 및 M 항성 샘플을 생성하는지 평가하는 것.
• NIR 광도를 사용할 때 M 항성 샘플의 순도를 향상시키기 위해 추가적인 색상 기준(예: 파랑 한계)이 필요한지 평가하는 것.

제안 방법

• WLM 및 IC 10의 JHK 광도를 이탈리아 Telescopio Nazionale Galileo를 사용하여 확보하였으며, NGC 6822의 데이터는 문헌에서 확보하였다.
• $(R-I)_{0} > 0.90$ 조건에서 C-rich와 O-rich AGB 항성을 구분하는 데 매우 신뢰할 수 있는 것으로 알려진 $(CN-TiO)$ 지표를 기준으로 C 및 M 항성을 교차 식별하였다.
• 스펙트럼적으로 확인된 C 항성의 NIR 색상 $(J-K)_{0}$ 및 $(H-K)_{0}$를 표준 $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준과 비교하였다.
• C 항성의 분포를 $(J-K)_{0} > 1.4$ 경계선과 비교하여 이 기준 이하에 위치하는 항성의 수를 분석하여 NIR 기반 샘플에서 제외될 가능성이 있는지 평가하였다.
• C 항성과 M 항성 간의 분리 개선을 위해 $(H-K)_{0}$ 색상 분포를 평가하였다.
• 각 은하의 C 항성에 대해 Loidl 등(2001)의 보정을 사용하여 $(R-J)$ 색상에서 평균 효율 온도를 계산하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WLM, IC 10 및 NGC 6822의 스펙트럼적으로 확인된 C 항성 중 $(J-K)_{0} \leq 1.4$인 항성은 몇 개인가? 이는 표준 NIR 색상 기준에 의해 제외될 것이다.
• RQ2 특히 저중성도 은하에서 $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준을 사용할 경우 M 항성 샘플이 C 항성으로 얼마나 오염되는가?
• RQ3 $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준이 순수한 C 항성 집단을 고립시키기에 충분한가, 아니면 추가적인 색상 기준(예: 파랑 한계)이 필요한가?
• RQ4 다른 중성도를 가진 은하들 간에 $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준으로 식별된 C 항성의 평균 NIR 특성은 어떻게 비교되는가?
• RQ5 $(H-K)_{0}$ 색상은 NIR 광도에서 C 항성과 M 항성을 더 잘 분리하기 위한 보조 기준으로 사용될 수 있는가?

주요 결과

• WLM, IC 10 및 NGC 6822의 스펙트럼적으로 확인된 C 항성 중 상당수는 $(J-K)_{0} \leq 1.4$를 보이며, 이는 표준 NIR 색상 기준에 의해 제외될 가능성이 있음을 의미한다.
• $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준을 사용하여 선택된 M 항성 샘플은 C 항성, 특히 $(J-K)_{0} < 1.6$인 따뜻한 C 항성들로 인해 심각하게 오염되어 있으며, 이로 인해 M 항성 수가 과대 추정된다.
• $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준은 내재적으로 이 기준 이하인 더 파란 색을 띤 C 항성의 상당 부분을 제외하기 때문에 순수한 C 항성 샘플을 생성하지 못한다.
• $(H-K)_{0} \approx 0.4$ 기준은 $(J-K)_{0} > 1.4$만큼 명확하지 않지만 여전히 C 항성과 M 항성을 분리하는 데 유용한 보조 색상 기준으로 기능한다.
• NIR 광도에서 유도된 C/M 비율은 따뜻한 C 항성들을 생략하고 M 항성 샘플에 C 항성을 포함시기 때문에 체계적으로 과소 평가된다.
• $(J-K)_{0} > 1.4$ 기준으로 식별된 C 항성의 평균 효율 온도는 3200 K에서 3400 K 사이이며, 이는 샘플이 주로 더 차가운, 더 진전된 C 항성들로 구성되어 있음을 나타내지만 따뜻한 항성들은 누락된다.