[论文解读] A Deep Optical Luminosity Function of NGC 6712 with the VLT: Evidence for Severe Tidal Disruption

Guido De Marchi, B. Leibundgut+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 11, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 5

一句话总结

利用甚大望远镜（VLT）对NGC 6712的深度观测，本研究构建了迄今最深的光学光度函数，达到V~25和R~23.5，揭示了主序星光度函数在M_R~4.5处达到峰值——对应约0.75 M☉，显著高于典型星团。该偏移被解释为强烈潮汐撕裂的有力证据，即由于星团深入穿越银河系银心区域（近银心距离~0.3 kpc），导致低质量恒星被剥离至星团的半光半径以内。

ABSTRACT

The VLT on Cerro Paranal was used to observe four fields located at 2.3' from the center of the Galactic globular cluster NGC 6712 in the V and R bands. The resulting color-magnitude diagram shows a well defined main sequence reaching down to the 5 sigma detection limit at V~25, R~23.5 or approximately 4 mag below the main sequence turn-off, the deepest obtained so far on this cluster. This yields a main sequence luminosity function that peaks at M_R~4.5 and drops down to the 50% completeness limit at M_R~8.5. Transformation to a mass function via the latest mass-luminosity relation appropriate to this object indicates that the peak of the luminosity function corresponds to ~0.75 Msolar, a value significantly higher than the ~0.25 Msolar measured for most other clusters observed so far. Since this object, in its Galactic orbit, penetrates very deeply into the Galactic bulge with perigalactic distance of ~0.3 kpc, this result is the first strong evidence that tidal forces have stripped this cluster of a substantial portion of its lower mass star population all the way down to its half-light radius and possibly beyond.

研究动机与目标

• 利用甚大望远镜（VLT）获取银河系球状星团NGC 6712的最深光学光度函数。
• 通过应用最新的质量-光度关系，将观测到的光度函数转换为质量函数，以研究NGC 6712的质量函数。
• 评估潮汐力对星团恒星种群的影响，特别是低质量恒星的耗竭情况。
• 确定星团因深轨道穿越银河系银心区域而导致的显著质量损失，特别是在低质量恒星区域。
• 为在近银心距离~0.3 kpc的区域中发生潮汐撕裂提供实证依据，该区域此前观测约束不足。

提出的方法

• 使用位于帕拉纳天文台的甚大望远镜（VLT）在V和R波段获取深度成像。
• 在距离星团中心2.3′处观测四个场，以最小化拥挤并最大化动态范围。
• 构建了颜色-星等图（CMD），其5σ检测极限达到V~25和R~23.5，对应主序星转折点以下约4等。
• 从CMD中推导出主序星光度函数，其完整度极限为M_R~8.5（50%完整度），峰值位于M_R~4.5。
• 利用适用于NGC 6712的最新质量-光度关系，将光度函数转换为质量函数。
• 将推导出的峰值质量（~0.75 M☉）与其他球状星团的峰值质量进行比较，以推断质量分异程度和潮汐剥离程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6712的最深光学光度函数能达到何种程度，其完整度极限是什么？
• RQ2 NGC 6712的恒星质量函数峰值质量是多少，与其他球状星团相比如何？
• RQ3 观测到的质量函数峰值是否高于典型星团，表明低质量恒星存在缺失？
• RQ4 由于星团深入穿越银河系银心区域，潮汐剥离对低质量恒星种群的影响程度如何？
• RQ5 考虑到星团的近银心距离约为0.3 kpc，观测到的光度函数是否可由潮汐撕裂解释？

主要发现

• VLT观测实现了NGC 6712最深的光学光度函数，5σ检测极限达到V~25和R~23.5，延伸至主序星转折点以下约4等。
• 主序星光度函数在M_R~4.5处达到峰值，50%完整度极限为M_R~8.5，表明其具有极深的深度和极大的动态范围。
• 光度函数峰值对应恒星质量约为0.75 M☉，显著高于其他球状星团中通常观测到的~0.25 M☉。
• 该升高的峰值质量被解释为潮汐力已剥离大量低质量恒星的有力证据。
• 星团的深轨道（近银心距离~0.3 kpc）使其处于强潮汐力区域，与观测到的质量函数缺失现象一致。
• 结果表明，潮汐撕裂已影响星团恒星种群至其半光半径甚至更远，表明其随时间经历了严重的质量损失。