[論文レビュー] An updated survey of globular clusters in M31. II Newly discovered bright and remote clusters

S. Galleti, M. Bellazzini+3 more|ArXiv.org|May 28, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 37被引用数 40

ひとこと要約

本研究は、M31の極端な外縁部に位置する48個の候補球状星団について、低分解能スペクトルを用いて径方向速度と源の形状を確認する分光的調査を実施した。40–100 kpcの投影距離に位置する5つの新しい遠方で明るい球状星団を同定し、40 kPcを超える領域の既知の星団数をほぼ2倍に増やした。金属量は非常に金属欠乏から中程度金属豊富まで広がっており、銀河系とは異なり、多様で明るい外縁星団系が存在することが示唆された。

ABSTRACT

We present the first results of a large spectroscopic survey of candidate globular clusters located in the extreme outskirts of the nearby M31 galaxy. We obtained low resolution spectra of 48 targets selected from the XSC of 2MASS, as in Galleti et al. (2005). The observed candidates have been robustly classified according to their radial velocity and by verifying their extended/point-source nature from ground-based optical images. Among the 48 observed candidates clusters we found 5 genuine remote globular clusters. One of them has been already identified independently by Mackey et al. (2007), their GC1; the other four are completely new discoveries: B516, B517, B518, B519. The newly discovered clusters lie at projected distance 40 kpc 40 kpc. At odds with the Milky Way, M31 appears to have a significant population of very bright globular clusters in its extreme outskirts.

研究の動機と目的

• M31の中心から2°を超える領域、つまり極端な外縁部において、真正の球状星団を同定・確認すること。
• ミルキーウェイ銀河とは対照的に、M31には明るく遠方の星団がほとんど知られていない現状を是正すること。
• 2MASS拡張源カタログに掲載された候補から、分光的フォローアップを用いて大半の距離に位置する確認済みM31球状星団のサンプルを拡大すること。
• 新たに発見された星団の光度および分光的性質（径方向速度、金属量、明るさ）を特徴づけること。
• 特に明るさの分布と運動学的性質を比較することで、M31の外縁球状星団系の性質と形成歴を調査すること。

提案手法

• M31中心から2°を超える領域を対象とし、2MASS拡張源カタログから、拡張した形状と赤色の色を持つ48個の候補星団を選定した。
• Telescopio Nazionale GalileoおよびCassini望遠鏡を用いて、低分解能分光測定（λ/Δλ ≈ 800–1300）を実施し、径方向速度を測定した。
• 地上の光学画像からの形態的分析と併せて、径方向速度に基づく分類（星団 vs. 背景銀河または前景星）を実施した。
• スペクトル中の最も強いLickインデックスを測定し、分光的金属量（[Fe/H]）を推定し、星の集団の性質を評価した。
• 独立した発見（例：Mackey et al. 2007, Martin et al. 2006b）と照合することで、星団の同定を確認した。
• 遠方星団の運動学的性質と明るさ分布を分析し、ミルキーウェイ銀河の星団系およびハローの運動学と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M31の外縁ハロー部に位置する48個の候補拡張源の真の性質は何か？そのうち幾つが真正の球状星団であるか？
• RQ2 新たに発見された遠方星団の径方向速度と金属量は、既知のM31およびミルキーウェイ球状星団と比べてどのように異なるか？
• RQ3 M31において40 kpcを超える領域に存在する明るい球状星団の明るさと空間的分布は何か？ミルキーウェイと比較するとどうなるか？
• RQ4 なぜM31には明るく遠方の球状星団が多数存在する一方で、ミルキーウェイには同様のものがほとんど存在しないのか？
• RQ5 最も遠方の星団（例：B519, B516）の性質は、破壊された矮星団の核が生存したという異なる形成メカニズムを示唆しているのか？

主な発見

• 5つの真正の遠方球状星団が確認された：B514（以前に知られていた）、B516、B517、B518、B519。いずれもM31中心からの投影距離が40–100 kpcの範囲に位置する。
• 新たに発見された星団の絶対V等級は-9.5から-7.5の間であり、明るい星団である。特にB514はMV ≈ -9.1と最も明るい。
• 5つの新星団のうち4つ（Mackey-GC1、Martin-GC1、B517、B518）は古く金属欠乏的で、[Fe/H] ≤ -1.3であり、古典的球状星団に典型的な特徴を示す。
• B519は古く、中程度金属豊富（[Fe/H] ≈ -0.5）であり、金属欠乏的星団とは異なる形成または進化歴を示唆している。
• B516は非常に強いバルマー吸収線を示しており、年齢が2 Gyr未満の可能性があるが、これについてはさらなる確認が必要である。
• 本調査により、Rp ≥ 40 kpcにおける確認済みM31球状星団数がほぼ2倍に増加し、ミルキーウェイとは対照的に、明るく遠方の星団集団が顕著に存在することが明らかになった。