[논문 리뷰] The usage of Stromgren photometry in studies of Local Group Dwarf Spheroidal Galaxies - Application to Draco: a new catalogue of Draco members and a study of the metallicity distribution function and radial gradients

Daniel Faria, S. Feltzing외 5명|ArXiv.org|2006. 11. 29.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 47인용 수 32

한 줄 요약

이 연구는 드라코 등과 같은 난쟁이 구형은하에서 붉은 기둥가지(_RGB_) 성원을 스트로마르크 uvby 광도측정을 통해 효과적으로 식별할 수 있음을 보여주며, c₁ 인덱스를 사용해 전경의 난쟁이 별들과 이를 분리한다. m₁ 인덱스를 통해 연령에 영향을 받지 않는 금속성 농도를 유도하여, [Fe/H] = –1.74 디엑스의 금속성 분포 함수와 금속성 농도가 중심에 집중된 양상을 드러내며, 드라코 dSph에 대해 현재까지 가장 큰 광도측정 금속성 샘플(169개의 별)을 제공한다.

ABSTRACT

In this paper we demonstrate how Stromgren uvby photometry can be efficiently used to: 1. Identify red giant branch stars that are members in a dwarf spheroidal galaxy. 2. Derive age-independent metallicities for the same stars and quantify the associated errors. Stromgren uvby photometry in a 11 x 22 arcmin field centered on the Draco dwarf spheroidal galaxy was obtained using the Isaac Newton Telescope on La Palma. Members of the Draco dSph galaxy were identified using the surface gravity sensitive c_1 index which discriminates between red giant and dwarf stars. Thus enabling us to distinguish the (red giant branch) members of the dwarf spheroidal galaxy from the foreground dwarf stars in our galaxy. The method is evaluated through a comparison of our membership list with membership classifications in the literature based on radial velocities and proper motions. The metallicity sensitive m_1 index was used to derive individual and age-independent metallicities for the members of the Draco dSph galaxy. The derived metallicities are compared to studies based on high resolution spectroscopy and the agreement is found to be very good. We present metallicities for 169 members of the red giant branch in the Draco dwarf spheroidal galaxy (the largest sample to date). The metallicity distribution function for the Draco dSph galaxy shows a mean [Fe/H] = -1.74 dex with a spread of 0.24 dex. The correlation between metallicity and colour for the stars on the red giant branch is consistent with a dominant old, and coeval population. There is a possible spatial population gradient over the field with the most metal-rich stars being more centrally concentrated than the metal-poor stars.

연구 동기 및 목표

• 난쟁이 구형은하(dSph)에서 광도측정을 이용해 붉은 기둥가지(RGB) 성원을 신뢰성 있고 효율적으로 식별하는 방법을 개발하는 것.
• 스트로마르크 m₁ 인덱스를 이용해 dSph의 개별 RGB 별에 대해 연령에 영향을 받지 않는 금속성을 도출하는 것.
• 광도측정 금속성으로 드라코 dSph 은하의 금속성 분포 함수와 반경 방향 기울기를 조사하는 것.
• 기존의 속도 및 운동량 분류 결과와 비교하여 방법의 타당성을 검증하는 것.
• 드라코 dSph에 대해 고정밀도, 대규모 샘플의 금속성 목록을 제공하여, 은하의 별 집단과 암흑물질 함량에 대한 향상된 연구를 가능하게 하는 것.

제안 방법

• 드라코 중심을 기준으로 11 × 22 분광도 분야에 대해 아이자악 뉴턴 망원경을 이용해 스트로마르크 uvby 광도측정을 확보하였다.
• 표면 중력에 민감한 c₁ 인덱스를 사용하여, c₁ 대 (b−y) 도표에서 RGB 별(높은 c₁)과 전경 난쟁이 별(낮은 c₁)을 구분하였다.
• 금속성에 민감한 m₁ 인덱스를 사용해 RGB 성원의 개별적이고 연령에 영향을 받지 않는 금속성을 도출하였다.
• m₁ 값에서 [Fe/H] 금속성으로 변환하기 위해 Hilker(2000)의 교정법을 적용하였다.
• 성원 소속 여부는 속도 및 운동량 목록과 교차 확인하여 강한 일치를 보였다.
• 반경 방향 기울기를 평가하기 위해 별의 공간 분포를 분석하였으며, 반지름과 위치 데이터를 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스트로마르크 c₁ 인덱스는 드라코 dSph에서 붉은 기둥가지 성원을 전경 난쟁이 별들과 신뢰성 있게 구분할 수 있는가?
• RQ2 드라코 dSph에서 m₁ 인덱스로부터 도출된 광도측정 금속성은 고해상도 분광측정 결과와 어느 정도 일치하는가?
• RQ3 드라코 dSph의 내부 영역에서 금속성에 반경 기울기가 존재하는가? 특히 금속성 농도가 높은 별이 중심에 더 집중되어 있는가?
• RQ4 광도측정으로 도출된 드라코 dSph의 금속성 분포 함수는 이전의 분광측정 및 광도측정 연구와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 이 광도측정 방법은 유사한 신뢰도로 dSph 은하의 외곽, 흐린 분포 영역으로까지 확장 가능한가?

주요 결과

• c₁ 인덱스를 사용해 드라코 dSph에서 169개의 붉은 기둥가지 성원 샘플을 깔끔하게 식별하였으며, 속도 및 운동량 성원 분류와 높은 일치도를 보였다.
• 금속성 분포 함수는 단일 가우시안과 일치하며, 평균 [Fe/H] = –1.74 디엑스, 분산 0.25 디엑스이다.
• m₁ 인덱스로부터 도출된 광도측정 금속성은 Shetrone 등(2001a)의 고해상도 분광측정 결과와 뛰어난 일치를 보였다.
• 가장 금속성 농도가 높은 별들([Fe/H] > –1.6 디엑스)은 금속성 농도가 낮은 별들보다 유의미하게 중심에 더 집중되어 있어 반경 방향 금속성 기울기가 존재함을 시사한다.
• 공간 분포 분석 결과, 금속성 농도가 높은 별들은 핵 반경(r_core = 7.7 분광도) 내에 주로 분포되어 있어 중심에 집중된 금속성 농도가 높은 별 집단을 지지한다.
• 이 방법은 연령-금속성 혼동이 널리 퍼져 있는 백색광도측정에서 흔들림 없이 연령에 영향을 받지 않는 금속성을 제공하며, dSph 별 집단에 대한 대규모 연구를 가능하게 한다.