[논문 리뷰] The stellar content of the Hamburg/ESO survey. IV. Selection of candidate metal-poor stars

N. Christlieb, T. Schörck외 4명|ArXiv.org|2008. 04. 09.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 51인용 수 83

한 줄 요약

이 논문은 디지털 HES 스펙트럼에서 Ca II K 선 강도(KP 지수), HES 유도 B-V 색색도, 2MASS J-K 색색도를 사용하여 함몰성 별 후보를 다량의 파장으로 정량적으로 선별하는 방법을 제시한다. 이 방법은 [Fe/H] > -2.0 인 별을 97% 이상 거부하고, [Fe/H] < -3.5 일 때 거의 100%의 완전성을 확보하며, B ≈ 17.2 의 더 어두운 등급 한계로 인해 HK 조사보다 10배 더 큰 조사 부피를 확보하여 총 8,853 deg² 에서 20,271개의 후보를 도출한다.

ABSTRACT

We present the quantitative methods used for selecting candidate metal-poor stars in the Hamburg/ESO objective-prism survey (HES). The selection is based on the strength of the Ca II K line, B-V colors (both measured directly from the digital HES spectra), as well as J-K colors from the 2 Micron All Sky Survey. The KP index for Ca II K can be measured from the HES spectra with an accuracy of 1.0 Angstrom, and a calibration of the HES B-V colors, using CCD photometry, yields a 1-sigma uncertainty of 0.07 mag for stars in the color range 0.3 &lt; B-V &lt; 1.4. These accuracies make it possible to reliably reject stars with [Fe/H] &gt; -2.0 without sacrificing completeness at the lowest metallicities. A test of the selection using 1121 stars of the HK survey of Beers, Preston, and Shectman present on HES plates suggests that the completeness at [Fe/H] &lt; -3.5 is close to 100% and that, at the same time, the contamination of the candidate sample with false positives is low: 50% of all stars with [Fe/H] &gt; -2.5 and 97% of all stars with [Fe/H] &gt; -2.0 are rejected. The selection was applied to 379 HES fields, covering a nominal area of 8853 square degrees of the southern high Galactic latitude sky. The candidate sample consists of 20,271 stars in the magnitude range 10 &lt; B &lt; 18. A comparison of the magnitude distribution with that of the HK survey shows that the magnitude limit of the HES sample is about 2 mag fainter. Taking the overlap of the sky areas covered by both surveys into account, it follows that the survey volume for metal-poor stars has been increased by the HES by about a factor of 10 with respect to the HK survey. We have already identified several very rare objects with the HES, including, e.g., the three most heavy-element deficient stars currently known.

연구 동기 및 목표

• 해머부르크/ESO 조사(HES)의 디지털 스펙트럼에서 금속 빈도 별 후보를 신뢰할 수 있고 정량적인 방법으로 선별하는 것.
• HK 조사의 선별 방식을 개선하여 더 어두운 등급 한계와 더 높은 천구 위도로 조사 부피를 확장하는 것.
• 가장 금속 빈도가 낮은 별을 유지하면서 비금속 빈도 별의 오염을 최소화하는 것.
• 명확하게 이해된 선별 함수를 정의하여 은하수의 금속 빈도 홀로 인구에 대한 통계적 연구를 가능하게 하는 것.
• 이전 조사에서 발견되지 못한 희귀한 극도로 금속 빈도가 낮은 별(예: [Fe/H] < -5.0)을 식별하는 것.

제안 방법

• 정밀도 ±1.0 Å로 디지털 HES 스펙트럼에서 직접 Ca II K 선 강도(KP 지수)를 측정한다.
• CCD 광도계수를 사용하여 HES 유도 B-V 색색도를 校정하여 0.3 < B-V < 1.4 범위에서 1-σ 불확도 0.07 mag 를 달성한다.
• KP 지수와 B-V 를 2MASS 조사의 J-K 색색도와 조합하여 매개변수 공간 내에서 색도-지수 선별 창을 정의한다.
• Beers 등(1999)의 선별 기준을 적용하여 KP, B-V, J-K 와 [Fe/H] 간의 관계를 이용해 [Fe/H] < -2.5 인 후보를 식별한다.
• 가짜 양성 결과를 제거하고 최종 후보 목록을 정밀화하기 위해 시각적 검토를 시행하며, 가장 유망한 물체에 집중한다.
• HK 조사의 1,121개의 별이 HES 필름에 존재하는 테스트 샘플을 사용하여 선별의 완전성과 오염 비율을 평가함으로써 선별 방법을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HES 선별 방법이 [Fe/H] < -3.5 인 별에 대해 얼마나 완전한가?
• RQ2 이 방법은 [Fe/H] > -2.0 과 [Fe/H] > -2.5 인 별을 얼마나 효과적으로 거부하는가?
• RQ3 HES의 더 어두운 등급 한계로 인해 HK 조사에 비해 조사 부피가 얼마나 초과되는가?
• RQ4 HES에서 유도된 광도 지표(KP, B-V)의 정확도는 금속 농도 예측에 얼마나 정확한가?
• RQ5 이 방법은 극도로 금속 빈도가 낮은 별(예: [Fe/H] < -5.0)과 희귀 물체를 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?

주요 결과

• 테스트 샘플 1,121개의 HK 조사 별을 기반으로 HES 선별 방법은 [Fe/H] < -3.5 인 별에 대해 거의 100%의 완전성을 확보한다.
• 이 방법은 [Fe/H] > -2.0 인 별의 97%를 거부하고, [Fe/H] > -2.5 인 별의 50%를 거부하여 후보 샘플의 오염이 낮음을 시사한다.
• HES 는 남반구 고은하위도 천구 영역 8,853 deg² 를 커버하며, 중복을 고려한 유효 조사 면적은 6,726 deg² 이다.
• HES 샘플의 등급 한계(B ≈ 17.2)는 HK 조사(B ≈ 15.2)보다 약 2등급 어두워져 금속 빈도 별에 대한 조사 부피를 약 10배 증가시킨다.
• 이 방법은 몇몇 극도로 희귀한 물체를 성공적으로 식별하였으며, 현재까지 알려진 바에서 가장 높은 원소 빈도가 낮은 세 개의 별을 포함한다.
• 선별 함수는 명확하고 정량화 가능하여 향후 은하수의 금속 빈도 홀로 인구에 대한 통계적 연구, 특히 금속 농도 분포 함수(MDF)의 저금속도 尾를 포함한 연구가 가능하다.