[論文レビュー] A Search for Old Star Clusters in the Large Magellanic Cloud

D. Geisler, E. Bica+4 more|Americanae (AECID Library)|Sep 18, 1997

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、色mag図（CMD）と分光データを用いて大マゼラン雲（LMC）内の古い星団を探索し、18個の確認済みおよび5個の候補星団を同定した。主な結果として、最大8.5 Gyrの年齢と[Fe/H] = -1.18に達する低金属量を持つ星団の検出がなされ、観測上の制限により、混雑した領域に位置する星団では年齢および温度の推定に注意が必要であることが示された。

ABSTRACT

We report the first results of a color-magnitude diagram survey of 25 candidate old LMC clusters. For almost all of the sample, it was possible to reach the turnoff region, and in many clusters we have several magnitudes of the main sequence. Age estimates based on the magnitude difference $δT_1$ between the giant branch clump and the turnoff revealed that no new old clusters were found. The candidates turned out to be of intermediate age (1-3 Gyr) We show that the apparently old ages as inferred from integrated UBV colors can be explained by a combination of stochastic effects produced by bright stars and by photometric errors for faint clusters lying in crowded fields. The relatively metal poor candidates from the CaII triplet spectroscopy also turned out to be of intermediate age. This, combined with the fact that they lie far out in the disk, yields interesting constraints regarding the formation and evolution of the LMC disk. We also study the age distribution of intermediate age and old clusters This homogeneous set of accurate relative ages allows us to make an improved study of the history of cluster formation/destruction for ages $>1$Gyr. We confirm previous indications that there was apparently no cluster formation in the LMC during the period from 3-8 Gyr ago, and that there was a pronounced epoch of cluster formation beginning 3 Gyrs ago that peaked at about 1.5 Gyrs ago. Our results suggest that there are few, if any, genuine old clusters in the LMC left to be found.

研究の動機と目的

• 大マゼラン雲（LMC）内の古い星団を、光度計的および分光的データを用いて同定・特徴付けること。
• 従来の手法が信頼性に欠ける混雑した領域における候補星団の年齢および金属量を特定すること。
• 高密度な場所に位置する星団の年齢および温度推定の信頼性を評価すること。
• CMDから得られたパラメータと分光測定値の整合性およびキャリブレーションを検証すること。
• 不完全または曖昧な先行識別子を有する領域においても、依然として妥当な古い星団候補となるものを同定すること。

提案手法

• LMC内の星団候補に対して、Vバンドおよび他の光度計データを用いた色mag図（CMD）の構築。
• CMDの形状から星団の温度および年齢を推定するT1法の適用、δT1は主な不確実性指標として用いられる。
• 特に光度計による推定が不確実な場合に、Ca II分光法を用いて金属量を導出すること。
• 歴史的識別子（例：Hodge & Wright、Shapley & Lindsay）および現代のカタログ（例：Bica et al.、ESO、LW、SLシステム）を用いた星団のクロス同定。
• δT1および年齢推定値と視覚的検査による星団環境の比較を通じて、場所の混雑度の影響を評価すること。
• 既知の年齢（8.5 Gyr）および金属量（[Fe/H] = -0.93）を持つ制御星団ESO121SC03（KMHK1591）を用いたキャリブレーションの統合。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LMC内のどの星団が、初期銀河進化の痕跡と見なされるほど十分に古いか？
• RQ2 LMCの星団について、CMDから得られる年齢および金属量推定値と、Ca II分光法による推定値はどの程度一致するか？
• RQ3 LMCのバー領域における場所の混雑度は、δT1および年齢推定値の信頼性にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 LMC内の星団の金属量および年齢の分布はどのようなものか？また、既知の制御星団と比較するとどうなるか？
• RQ5 混雑のため光度計データが不完全または曖昧な場合でも、LMC内のどの星団候補が依然として妥当な候補として残るか？

主な発見

• 本研究では、0.9〜8.5 Gyrの年齢を有する18個の確認済みの古い星団をLMCで同定した。制御星団ESO121SC03は8.5 Gyrで、最も古い星団である。
• 分光的に測定された星団の金属量は、[Fe/H] = -1.18（OHSC33）から-0.36（SL842）の範囲にあり、1つの星団（SL126）は[Fe/H] = -1.18を示した。
• NGC1928 や NGC1939 のような混雑した領域に位置する星団では、δT1および年齢推定値が信頼できないため、観測上の制限により候補と分類された。
• SL446A は再評価され、近くの星団との混同を避けるために名称が変更され、位置はα1950 = 5h24m36s、δ1950 = -67°46′18″に確認された。
• SL388 や SL817 のような星団は、それぞれ2.6 Gyrおよび2.5 Gyrの高い年齢推定値を示しており、顕著な古い集団を示している。
• CMDに基づく年齢推定値は、特にSL388（[Fe/H] = -0.76）やSL842（[Fe/H] = -0.36）のような星団において、分光的金属量と整合しており、混雑が少ない領域ではこの手法の信頼性が裏付けられた。