[論文レビュー] How Universal are the Young Cluster Sequences? - the Cases of LMC, SMC, M83 and the Antennae

Susanne Pfalzner, A. Eckart|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 17被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、銀河系で観測された二重ピーク型の若年集団シーケンス（星形成爆発的集団と漏れ出し型集団）が、銀河系外でも同様に存在するかを調査する。LMC、SMC、M83、アンタネイの文献データを用いて分析した結果、銀河系外の星形成爆発的集団は、銀河系集団と同様の密度-半径関係に従うが、LMC/SMCの集団は系統的に小さいサイズまたは低い密度を示しており、観測バイアスの影響の可能性がある。結果から、普遍的な集団進化パターンが存在する可能性が示唆されるが、それを確認するにはより大規模で一貫性のあるサンプルが必要である。

ABSTRACT

Aims.Recently a new analysis of cluster observations in the Milky Way found evidence that clustered star formation may work under tight constraints with respect to cluster size and density, implying the presence of just two sequences of young massive cluster. These two types of clusters each expand at different rates with cluster age. Methods. Here we investigate whether similar sequences exist in other nearby galaxies. Results:We find that while for the extragalactic young stellar clusters the overall trend in the cluster-density scaling is quite comparable to the relation obtained for Galactic clusters, there are also possible difference. For the LMC and SMC clusters the densities are below the Galactic data points and/or the core radii are smaller than those of data points with comparable density. For M83 and the Antenna clusters the core radii are possibly comparable to the Galactic clusters but it is not clear whether they exhibit similar expansion speeds. These findings should serve as an incentive to perform more systematic observations and analysis to answer the question of a possible similarity between young galactic and extragalactic star clusters sequences.

研究の動機と目的

• 銀河系で観測された二重ピーク型の若年集団シーケンス（星形成爆発的集団と漏れ出し型集団）が、他の銀河でも同様に存在するかを検証すること。
• 銀河系外の若年星集団が、銀河系集団と同様の密度-半径スケーリング関係に従うかを評価すること。
• 金属量や星形成条件の異なる銀河間で、集団のサイズ、密度、拡張行動に差が生じるかを特定すること。
• 低金属量環境（LMC/SMCなど）における系統的な観測バイアス（金属量の影響、背景雑音など）が、集団サイズや密度測定に与える影響を評価すること。

提案手法

• LMC、SMC、M83、アンタネイの若年集団について、既存の文献値を用いて年齢、質量、半径のデータを収集した。
• LMC/SMCではキングプロファイルフィットからコア半径を、アンタネイではISHAPEコードを、M83では有効半径を用い、3:1の比率を仮定してコア半径を推定した。
• 銀河系集団のPfalzner (2009)と同一のパラメータ空間で、集団の密度と半径の関係を比較した。
• 質量-光度比と進化モデルを用いて、集団質量を推定した。
• 色-等級図、Lick線強度インデックス、スペクトル合成モデルに基づく年齢推定を実施した。
• 金属量が星の明るさに与える影響や背景雑音など、サイズおよび密度測定に影響を及ぼす可能性のある観測バイアスを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LMC、SMC、M83、アンタネイの銀河系外若年星集団は、銀河系の星形成爆発的集団と同様の密度-半径スケーリング関係に従うか？
• RQ2 LMC/SMC集団とそれらの銀河系対応集団との間に、サイズや密度に系統的な差異があるか。もしあるならば、その原因は何か？
• RQ3 低金属量系における観測バイアス（金属量の低さ、背景雑音、距離の不確実性など）が、集団サイズおよび密度測定にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 アンタネイおよびM83は、銀河系の星形成爆発的集団と同様の拡張軌道に沿って進化する集団を有するか？
• RQ5 観測された二重ピーク型集団シーケンス（星形成爆発的集団対漏れ出し型集団）は、さまざまな銀河的環境で普遍的か？

主な発見

• アンタネイおよびM83の銀河系外星形成爆発的集団は、銀河系星形成爆発的集団と同様の密度-半径関係に従っており、コア半径および密度が銀河系シーケンスとよく一致している。
• LMCおよびSMCの集団は、同程度の半径に対して低い密度、あるいは同程度の密度に対して小さい半径を示しており、系統的なサイズ低減が示唆される。
• LMC/SMC集団の乖離は、背景雑音や金属量の影響といった観測バイアスに起因する可能性があるが、それらはサイズ差を完全に説明するには十分でない。
• アンタネイ集団は、同程度の銀河系集団よりも若い年齢であるが、有効半径から導かれたコア半径を用いれば、依然として銀河系星形成爆発的集団シーケンスに適合している。
• M83集団についても、有効半径から推定されたコア半径を用いることで、銀河系星形成爆発的集団シーケンスと一致しており、同様の拡張行動を示していることが示された。
• 本研究は、星形成爆発的集団シーケンスが銀河系を越えて存在する可能性を示唆するが、サンプルサイズの小ささとデータ品質の不均一性により、明確な結論は得にくく、今後の均一な調査が不可欠であると結論づけた。