[論文レビュー] Stellar Populations: High Spectral Resolution Libraries. Improved TP-AGB Treatment

Gustavo Bruzual|arXiv (Cornell University)|Feb 3, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、STELIB、HNGSL、IndoUS、MILES、ELODIE、UVES-POP、IRTFといった高分解能の実測星スペクトルライブラリを用いて、多様な金属量およびスペクトル型におけるヘルツシュプルング＝ラッセル図のカバー範囲を向上させた、改良された星族合成モデルを提示している。更新されたTP-AGB進化軌道を組み込むと、赤方偏移z = 1〜3の銀河における星族質量はBC03モデルと比較して最大50%まで低減され、推定年齢も顕著に若年化される。

ABSTRACT

Abstract. I present a short description of the STELIB, HNGSL, IndoUS,MILES, ELODIE, UVES-POP, and IRTF libraries of empirical stellar spectraand show some applications of their use in population synthesis models. Whennew calculations of the TP-AGB evolutionary phase for stars of different massand metallicity are included in population synthesis models, the stellar mass ingalaxies at z from 1 to 3 determined from spectro-photometric data can be up to50% lower than the mass determined from the BC03 models. The ages inferredfor these populations are considerably lower than the BC03 estimates. 1. IntroductionIn a series of conference papers appeared in the past two years, Bruzual (2004,2005), I present evolutionary population synthesis models which are identicalin all respects to the Bruzual & Charlot (2003) models, hereafter BC03, ex-cept in the stellar library used. BC03 use the STELIB library compiled byLe Borgne et al. (2003). In these papers I explore models built with libraries ofhigher spectral resolution and which improve upon STELIB on the coverage ofthe HRD by including at all metallicities a broader and more complete distribu-tion of spectral types and luminosity classes. For reasons of space I present hereonly a summary of results. The reader is referred to the previous papers, avail-able electronically, for details. The full implementation of the new libraries inthe population synthesis models is in preparation by Charlot & Bruzual (2007).STELIB includes observed spectra of 249 stars in a wide range of metal-licities in the wavelength range from 3200 ˚A to 9500 ˚A at a resolution of 3 ˚AFWHM (corresponding to a median resolving power of λ/∆λ ≈2000), with asampling interval of 1 ˚A and a signal-to-noise ratio of typically 50 per pixel.HNGSL,the Hubble’sNew Generation Spectral Library(Heap & Lanz 2003)contains spectra for a few hundred stars whose fundamental parameters, includ-ing chemical abundance, are well known from careful analysis of the visual spec-trum. The spectra cover fully the wavelength range from 1700 ˚A to 10,200 ˚A.The advantage of this library over the ones listed below is the excellent coverageof the near-UV and the range from 9000 ˚A to 10,200 ˚A, which is generally noisyor absent in the other data sets.The IndoUS library (Valdes et al. 2004) contains complete spectra over theentire 3460 ˚A to 9464 ˚A wavelength region for 885 stars obtained with the0.9m Coud´e Feed telescope at KPNO. The spectral resolution is ≈1 ˚A and thedispersion 0.44 ˚A pixel

研究の動機と目的

• STELIBライブラリを、より高分解能かつ包括的な星スペクトルライブラリに置き換えることで、星族合成モデルの性能を向上させること。
• BC03モデルにおける、特にTP-AGB星に起因するヘルツシュプルング＝ラッセル図のカバー範囲が不十分な点を是正すること。
• 熱的脈動AGB（TP-AGB）段階の更新された進化軌道を組み込むことにより、赤方偏移z = 1〜3の高赤方偏移銀河の星族質量および年齢推定の精度を向上させること。
• より高いUVおよび近赤外域のカバー範囲、および高いS/N比を持つ改善されたスペクトルライブラリを用いた今後のモデルの基盤を提供すること。
• 進化した星族の取り扱いを精緻化することで、遠方銀河のより正確なスペクトロフォトメトリック解析を可能にすること。

提案手法

• STELIB、HNGSL、IndoUS、MILES、ELODIE、UVES-POP、IRTFを含む高分解能実測星スペクトルライブラリを用い、それぞれに向上したスペクトルカバー範囲および分解能を実現している。
• BC03フレームワークと同一のものを利用した星族合成モデルに、TP-AGB段階の更新された星進化軌道を組み込んでいる。
• 特にTP-AGB進化段階に注目し、質量および金属量の広い範囲にわたる星の取り扱いを改善している。
• 通常1ピクセルあたり50程度の高いS/N比と、FWHM ≈1–3 Åの高分解能を有するライブラリを活用しており、星のスペクトル特徴の正確なモデリングを可能としている。
• 近紫外（1700 Åまで）および近赤外（10,200 Åまで）の広い波長カバー範囲を有することで、データギャップを低減し、モデルの忠実性を向上させている。
• 高品質な可視光スペクトルから得られた詳細な星の大気パラメータおよび化学組成を、校正に用いている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高分解能星スペクトルライブラリは、BC03フレームワークと比較して、星族合成モデルの精度をどのように向上させるか？
• RQ2 TP-AGB進化段階の改善された取り扱いは、高赤方偏移における銀河の星族質量および年齢推定にどのような影響を及ぼすか？
• RQ3 向上したスペクトルライブラリは、z = 1〜3の銀河におけるスペクトロフォトメトリック質量および年齢推定の不確実性をどの程度低減するか？
• RQ4 金属量にわたる広範なスペクトル型および光度クラスの組み込みは、星族合成モデリングにどのような影響を及ぼすか？
• RQ5 更新されたTP-AGB軌道を用いた場合とBC03モデルを用いた場合との間で、質量および年齢推定にどのような定量的差が生じるか？

主な発見

• 星族合成モデルに改善されたTP-AGB進化軌道を組み込むと、赤方偏移z = 1〜3の銀河における星族質量の推定値がBC03推定値と比較して最大50%まで低減される。
• 更新されたモデルを用いることで、スペクトロフォトメトリックデータから得られる銀河の年齢推定値は顕著に低くなることが示され、年齢推定値の顕著な再評価が行われたことを示している。
• HNGSLやIndoUSといった高分解能ライブラリは、近紫外および近赤外領域における優れたカバー範囲を有しており、モデル精度に影響を及けるデータギャップを低減している。
• 向上したスペクトルライブラリは、すべての金属量において、より包括的なスペクトル型および光度クラスの分布を含んでおり、進化した星族の表現が向上している。
• 改善されたライブラリおよびTP-AGBの取り扱いに基づく新しいモデルは、高赤方偏移銀河研究においてBC03を上回る精度を示すと予想される。
• これらのライブラリおよび更新された軌道を星族合成モデルに完全に統合する作業は進行中であり、遠方銀河の質量および年齢決定におけるさらなる精度向上が期待される。