[논문 리뷰] Red giant branch stars as probes of stellar populations. II. Properties of the newly discovered globular cluster GLIMPSE-C01

V. D. Ivanov, R. Kurtev외 1명|ArXiv.org|2005. 06. 01.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 21인용 수 28

한 줄 요약

이 연구는 새로 발견된 구형성운 GLIMPSE-C01의 깊은 적외선 광도를 제시하며, 처음으로 적색거성가닥(RGB) 기울기를 통해 금속성도를 유도한다: [Fe/H] = −1.61 ± 0.14 (Zinn 척도). 이는 거리 약 ∼3.7 ± 0.8 kpc와 시각적 투명도 감소 A_V ∼ 15 mag를 확인하며, 먼지로 인한 은하수 중심부의 관측 편향으로 인해 최소 10 ± 3개의 아직 발견되지 않은 구형성운이 은하수 중심부에 존재할 것으로 추정된다.

ABSTRACT

Deep near infrared photometry of the newly discovered Galactic globular Cluster GLIMPSE-C01 is reported. We derived for the first time the metal abundance of this object from the slope of the RGB: [Fe/H]=-1.61+/-0.14 in the scale of Zinn (as implemented in Harris 1996), [Fe/H]=-1.44+/-0.12 in the scale of Caretta & Gratton (1997), and [Fe/H]=-1.12+/-0.12 in the scale of Ferraro et al. (1999). The tip and the clump of the red giant branch were used to confirm the estimates of Kobulnicky et al. (2005), placing the cluster at D~3.7+/-0.8 kpc, behind A_v~15 mag of visual extinction. The best fit to the radial surface brightness profile with a single-mass King's model (1962) yielded core radius r_c=0.78 arcmin, tidal radius r_t=27 arcmin, and central concentration c=1.54. Finally, we estimate the number of the "missing" globulars in the central region of the Milky Way. Based on the spatial distribution of the known clusters, and assuming radial symmetry around the Galactic center, we conclude that the Milky Way contains at least 10+/-3 undiscovered objects. The distribution of known clusters in the bulge seem to resemble the orientation of the Milky Way bar.

연구 동기 및 목표

• 최근에 발견된 구형성운 GLIMPSE-C01의 적색거성가닥(RGB) 성운의 적외선 광도를 이용하여 금속성도를 결정하기 위해.
• Kobulnicky 등(2005)이 이전에 제안한 거리 및 투명도 감소 추정치를 깊은 JHK_S 광도를 사용하여 검증하고 개선하기 위해.
• 단일 질량 King 모델을 사용하여 성운의 구조적 매개변수를 모델링하여 핵 반경과 조건 반경, 농도를 유도하기 위해.
• 기존의 성운 분포를 바탕으로 원형 대칭성 가정 하에 은하수 중심부에 숨겨진 성운의 수를 추정하기 위해.
• 먼지 투명도 감소, 혼잡함, 은하수의 기하학적 특성(예: 기둥) 등이 숨겨진 성운의 탐지 가능성에 미치는 영향 평가하기 위해.

제안 방법

• 비광학 조건에서 NTT의 SofI를 사용하여 GLIMPSE-C01의 깊은 JHK_S 이미징을 12회 이동 노출 방식으로 확보하였다.
• DAOPHOT II 내의 ALLSTAR를 사용하여 광도 측정을 수행하였으며, 천체배경 제거, 평탄화 처리 및 이미지 조합을 통해 노이즈와 혼란을 감소시켰다.
• 67개의 공통 항성으로 인스트루멘탈 magnitude를 2MASS 체계로 보정하였으며, 변환 방정식을 유도하였고, 잔차의 제곱근 평균 제곱근(r.m.s.)은 0.044–0.062 mag 범위였다.
• 최신 문헌에서 제공된 계수를 기반으로 (J−K_S)_0와 [Fe/H] 간의 보정 관계를 사용하여 RGB 기울기에서 금속성도를 도출하였다.
• 핵 반경(r_c = 0.78 arcmin), 조건 반경(r_t = 27 arcmin), 농도(c = 1.54)를 결정하기 위해 단일 질량 King 모델을 사용하여 반경 방향 표면 밝기 프로파일을 피팅하였다.
• 관측 편향과 '하나의 손가락' 효과를 고려하여, 은하수 평면 상의 기존 성운 분포를 균일 분포와 비교함으로써 숨겨진 성운의 수를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최근에 발견된 구형성운 GLIMPSE-C01의 금속성도는 얼마이며, 다른 금속 빈도가 낮은 성운과 비교해 볼 때 어떠한가?
• RQ2 GLIMPSE-C01까지의 진짜 거리와 시각적 투명도 감소는 얼마이며, 이전 추정치와 비교해 볼 때 어떠한가?
• RQ3 GLIMPSE-C01의 구조적 매개변수(핵 반경, 조건 반경, 농도)는 무엇이며, 기존의 구형성운 모델과 비교해 볼 때 어떠한가?
• RQ4 현재 알려진 성운의 분포를 바탕으로, 은하수 중심부에 실제로 존재할 것으로 예상되는 미발견 구형성운의 수는 얼마인가?
• RQ5 먼지 투명도 감소, 혼잡함, 은하수의 기하학적 특성(예: 기둥) 등이 숨겨진 성운의 탐지에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• GLIMPSE-C01의 금속성도는 Zinn(1996) 척도 기준으로 [Fe/H] = −1.61 ± 0.14로 측정되어 금속 빈도가 낮은 구형성운으로 확인되었다.
• 성운은 거리 D ∼ 3.7 ± 0.8 kpc에 위치하며, 시각적 투명도 감소 A_V ∼ 15 mag로 추정되며, Kobulnicky 등(2005)의 이전 추정치와 일치한다.
• 반경 방향 표면 밝기 프로파일은 핵 반경 r_c = 0.78 arcmin, 조건 반경 r_t = 27 arcmin, 농도 c = 1.54를 가지는 단일 질량 King 모델에 잘 맞는다.
• RGB 기울기 방법의 결과는 적색거성가닥의 끝부분과 덩어리 부분과 일치하여 거리 및 투명도 감소 추정치의 타당성을 검증한다.
• 기존 성운의 공간 분포 분석 결과, 먼지로 인한 은폐와 탐지 편향으로 인해 은하수 중심부에 최소 10 ± 3개의 아직 발견되지 않은 구형성운이 존재할 것으로 추정된다.
• 은하수 중심부의 기존 성운 분포는 은하수 기둥의 방향과 일치하며, 향후 탐색은 은하수 중심에서 더 멀리 떨어진 영역(7–15°)을 대상으로 해야 편향을 줄일 수 있음을 시사한다.