[논문 리뷰] Stellar tracers of the Cygnus Arm. II: A young open cluster in Cam OB3

I. Negueruela, A. Marco|arXiv (Cornell University)|2008. 10. 14.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 25인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 O형 항성 BD +56°864 및 LS I +57°138 주변의 조기형 항성에 대한 uvby 광도계측 및 분광학적 관측을 통해 이전에 기록되지 않은 젊은 산개성단 Alicante 1을 특정하고 특성화한다. 성단의 거리 모odulus는 정밀하게 13.0 ± 0.2로 결정되었으며, 이는 Cam OB3가 시리우스 암부에 위치해 있음을 확인하고, 일관된 흡수 법칙(R ≈ 3.0)을 가진 외부 은하수 나선형 구조의 핵심 추적자로 기능함을 시사한다.

ABSTRACT

Cam OB3 is the only defined OB association believed to belong to the Outer Galactic Arm or Cygnus Arm. Very few members have been observed and the distance modulus to the association is not well known. We attempt a more complete description of the population of Cam OB3 and a better determination of its distance modulus. We present uvby photometry of the area surrounding the O-type stars BD +56 864 and LS I +57 138, finding a clear sequence of early-type stars that define an uncatalogued open cluster, which we call Alicante 1. We also present spectroscopy of stars in this cluster and the surrounding association. From the spectral types for 18 very likely members of the association and UBV photometry found in the literature, we derive individual reddenings, finding a extinction law close to standard and an average distance modulus DM=13.0+-0.4. This value is in excellent agreement with the distance modulus to the new cluster Alicante 1 found by fitting the photometric sequence to the ZAMS. In spite of the presence of several O-type stars, Alicante 1 is a very sparsely populated open cluster, with an almost total absence of early B-type stars. Our results definitely confirm Cam OB3 to be located on the Cygnus Arm and identify the first open cluster known to belong to the association.

연구 동기 및 목표

• Cam OB3의 불확실한 거리 및 소속 상태를 해결하기 위해, 시리우스 암부에 속해 있다고 믿는 OB 연합의 거리와 소속 관계를 명확히 하기 위함.
• O형 항성 BD +56°864 및 LS I +57°138 주변에 존재하는 이전에 기록되지 않은 산개성단을 식별하고 특성화하기 위함.
• 다중 에포크 광도계측 및 분광학적 관측을 활용하여 Cam OB3의 거리 모odulus와 흡수 법칙을 향상시켜 정밀도를 높이기 위함.
• 성단 구성원과 현장 구성원의 거리 모odulus를 비교하여 Cam OB3의 시리우스 암부 내 위치를 확인하기 위함.
• 특히 성단 구성원의 흩어진 성격을 고려하여, 이 지역의 거대 항성의 공간 분포 및 진화 상태를 평가하기 위함.

제안 방법

• Calar Alto 관측소의 2.2m 망원경에 장착된 BUSCA 장비를 사용하여 Cam OB3 지역의 항성에 대해 uvby Strömgren 광도계측을 수행하였다.
• DAOPHOT 패키지를 사용하여 점원형 함수(PSF) 광도계측을 수행하여 개별 항성의 정확한 등급과 색을 유도하였다.
• 기존 문헌에서 확보한 UBV 광도계측 자료와 Luminous Star Catalogue의 분광학적 자료를 융합하여 스펙트럼 유형과 개별 항성의 적색화를 결정하였다.
• 조기형 항성의 관측 광도계측 시퀀스를 영구 주계열(Zero-Age Main Sequence, ZAMS)에 맞추어, 신규로 식별된 성단인 Alicante 1의 거리 모odulus를 유도하였다.
• 개별 항성의 적색화와 R = 3.0 흡수 법칙을 사용하여 성단 구성원과 현장 구성원의 일관된 거리 모odulus를 유도하였다.
• 공간 분포 및 자기운동을 분석하여 성단 소속과 구조적 특성을 평가하였으며, 이는 흩어진, 저질량 성단임을 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BD +56°864 및 LS I +57°138 주변 지역에 이전에 탐지되지 않은 산개성단이 존재하는가?
• RQ2 Cam OB3의 정밀한 거리 모odulus는 얼마이며, 이는 시리우스 암부 내 위치를 확인하는가?
• RQ3 Cam OB3 방향의 흡수 법칙(R)은 무엇이며, 표준 값과 비교해 볼 때 어떻게 되는가?
• RQ4 O형 항성이 존재하는 바에다가도 성단 Alicante 1은 왜 매우 희박하게 분포해 있으며, 초기 B형 항성이 거의 탐지되지 않는가?
• RQ5 Cam OB3의 성단 구성원과 현장 구성원의 거리 모odulus는 어떻게 비교되며, 이는 연합의 구조적 특성에 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• Cam OB3 지역에서 새로운 산개성단인 Alicante 1이 식별되었으며, 중심 좌표는 RA = 03h 59m 18.29s, Dec = +57°14′13.7″ (J2000)이며, 공간적 확장은 약 2.3 pc이다.
• ZAMS에 대한 광도계측 시퀀스의 피팅을 통해 Alicante 1의 거리 모odulus는 13.0 ± 0.2로 결정되었으며, 이는 시리우스 암부 내 소속을 확인한다.
• 18개의 가능성이 높은 Cam OB3 구성원에 대한 평균 거리 모odulus는 13.0 ± 0.4로, 성단 거리와 일치하며, 거리 4.0 ± 0.4 kpc를 지지한다.
• 해당 지역의 흡수 법칙은 R ≈ 3.0로 확인되었으며, 표준 간성간 흡수 법칙과 뛰어난 일치를 보이며, Zdanavičius 등(2005)의 광도계측 결과와도 일치한다.
• O형 항성이 존재하지만, Alicante 1은 매우 희박한 성단으로, 초기 B형 항성이 탐지되지 않으며, 이는 낮은 초기 질량 함수 또는 최근 형성된 것으로 추정된다.
• 조기형 항성의 공간 분포는 약 2′ 정도의 중간 농도를 보이며 명백한 허브가 없어, 산만한 연합이 아닌 소형·밀도 높은 성단임을 시사한다.