[論文レビュー] On the dwarf irregular galaxy NGC 6822. I. Young, intermediate, and old stellar populations

Maria Tantalo, M. Dall’Ora+15 more|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 93被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、2m–8mクラスの望遠鏡を用いたデータを用いて、Local Groupに属する矮小不規則銀河NGC 6822の深さのある多バンド（g, r, i）photometryを実施し、100万顆以上の恒星を分析した。若年層、中年層、高年齢層の恒星集団に対して明確な半径分布の違いを特定し、銀河中心を1.15′（右昇右）および1.53′（赤経）のずれで再評価した。また、C-richおよびM型のAGB星を分類するための新しい光学-NIR-MIR色-色図を提案し、平均[Fe/H] ≈ -1.25（σ = 0.04 dex）の金属量を得た。これは文献値と整合的である。

ABSTRACT

We present accurate and deep multi-band ($g,r,i$) photometry of the Local Group dwarf irregular galaxy NGC 6822. The images were collected with wide field cameras at 2m/4m- (INT,CTIO,CFHT) and 8m-class telescopes (SUBARU) covering a 2 square degrees FoV across the center of the galaxy. We performed PSF photometry of $\approx$7,000 CCD images and the final catalog includes more than 1 million objects. We developed a new approach to identify candidate field and galaxy stars, and performed a new estimate of the galaxy center by using old stellar tracers finding that it differs by 1.15 (RA) and 1.53 (DEC) arcmin from previous estimates. We also found that young (Main Sequence, Red Supergiants), intermediate (Red Clump, Asymptotic Giant Branch [AGB]) and old (Red Giant Branch [RGB]) stars display different radial distributions. Old stellar population is spherically distributed and extends to radial distances larger than previously estimated ($\sim$1 degree). The young population shows a well defined bar and a disk-like distribution, as suggested by radio measurements, that is off-center compared with old population. We discuss pros and cons of the different diagnostics adopted to identify AGB stars and develop new ones based on optical-NIR-MIR color-color diagrams (CCDs) to characterize Oxygen and Carbon (C) rich stars. We found a mean population ratio between Carbon and M-type (C/M) stars of 0.67$\pm$0.08 (optical/NIR/MIR) and we used the observed C/M ratio with empirical C/M-metallicity relations to estimate a mean iron abundance of [Fe/H]$\sim$-1.25 ($\sigma$=0.04 dex) that agrees quite well with literature estimates.

研究の動機と目的

• NGC 6822の2平方度の領域にわたる正確で深さのある多バンドphotometryを取得し、その恒星集団を研究すること。
• 古くからの恒星トレーサー（例：RGB星）を用いて、以前の天球測定値を改善した銀河中心の再評価を行うこと。
• 若年層、中年層、高年齢層の恒星集団の空間的分布を特徴づけ、それらの構造的差異を評価すること。
• C-richおよびM型のAGB星を同定・分類するための新しい光学-NIR-MIR色-色図を開発・適用すること。
• 実験的C/M比と金属量関係を用いて、NGC 6822の恒星集団の平均金属量を信頼性の高い見積もりで導出すること。

提案手法

• 2m–4mクラス（INT, CTIO, CFHT）および8mクラス（SUBARU）の望遠鏡を用いて、g, r, iバンドの広視野で深さのあるCCD画像を取得した。
• 約7,000枚のCCD画像に対してPSF photometryを実施し、最終的に100万対象を超えるカタログを構築した。
• 複数バンドの色と空間的分布解析を用いて、場の星と銀河メンバーを区別するための新規手法を開発した。
• 古くからの恒星トレーサー（例：RGB星）を用いて銀河中心を再評価し、以前の値から右昇右で1.15′、赤経で1.53′のずれを確認した。
• 色-等級図（CMD）の3次元ヒストグラム解析を用いて赤巨星のピーク（Red Clump: RC）を特定し、リッジラインおよび微分法を用いて正確な位置を特定した。
• 光学-NIR-MIR色-色図（CCD）を構築し、AGB星をC-richまたはM型に分類した。C/M比は0.67 ± 0.08を算出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 6822における若年層、中年層、高年齢層の恒星集団の半径分布には、どのような相違があるか？
• RQ2 古くからの恒星トレーサーに基づく、銀河中心の最も正確な推定値は何か？
• RQ3 光学-NIR-MIR色-色図は、NGC 6822におけるC-richとM型のAGB星を効果的に区別できるか？
• RQ4 NGC 6822の平均鉄候補量は何か？ 既存の文献値と比較するとどうなるか？
• RQ5 NGC 6822において、古くからの恒星集団と若年層の恒星集団の間に金属量勾配が存在するか？

主な発見

• 古くからの恒星トレーサーを用いた銀河中心の再評価により、右昇右で1.15弧分、赤経で1.53弧分のずれが確認された。
• 古くからの恒星集団は球状に分布し、1度を超える半径距離まで広がっており、以前の推定をはるかに超える広がりを示した。
• 若年層の恒星集団は、明確なバー構造を持つディスク状の、中心からずれた分布を示しており、電波観測と整合的である。
• 光学-NIR-MIR色-色図を用いて導出したAGB星のC/M比は0.67 ± 0.08であり、以前の推定よりもC-rich星の割合が高いことを示唆している。
• C/M比と実験的C/M–金属量関係を用いて、平均鉄候補量は[Fe/H] ≈ -1.25 ± 0.04 dexと推定された。これは文献値と良好に一致している。
• 本研究では、古くからの集団（≈ -1.05 dex）と若年層集団（≈ -0.52 dex）の間で金属量勾配が存在することを確認した。これはクローズドボックス化学進化モデルと整合的である。