[논문 리뷰] The morphology and luminosity function of the Galactic bulge from TMGS star counts

M. López‐Corredoira, F. Garzón외 3명|arXiv (Cornell University)|1997. 10. 22.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 은하수의 부두를 구성하는 K-band 별 수를 두 마이크론 은하계 조사(TMGS)에서 75 제곱도에 걸쳐 분석하여 은하수 부두의 형태학적 특성과 등급함수를 모델링한다. 등급함수가 변하지 않는 것으로 가정할 때, 부두는 축비 1:0.54:0.33인 삼축체이며, 제1사분면에서 시선 방향과 12° 기울여져 있으며, 등급함수는 밝기 MK = -8.0 이상에서 디스크 인구와 비교해 급격히 감소함을 보이며, 등각 분포와 일치하는 별 밀도 프로파일을 유도한다.

ABSTRACT

The bulge of the Galaxy is analysed by inverting K-band star counts from the Two-Micron Galactic Survey in a number of off-plane regions. A total area of about 75 square degrees of sky is analysed. Assuming a non-variable luminosity function within the bulge, we derive the top end of the K-band luminosity function and the stellar density function, whose morphology is fitted to triaxial ellipsoids. The luminosity function shows a sharp decrease brighter than $M_K=-8.0$ when compared with the disc population. By fitting ellipsoids, we find that the bulge is triaxial with the major axis in the plane at an angle with line of sight to the Galactic centre of $12^\circ$ in the first quadrant. The axial ratios are $1:0.54:0.33$ and the distance of the Sun from the centre of the triaxial ellipsoid is 7860 pc. The best fit for the stellar density, assuming an ellipsoidal distribution, is $D(t)=1.17(t/2180)^{-1.8}\exp(- (t/2180)^{1.8}) stars pc^{-3}$, for $1300

연구 동기 및 목표

• 두 마이크론 은하계 조사(TMGS)의 별 수 데이터를 이용하여 은하수 부두의 3차원 형태를 규명하는 것.
• 연구 지역 전역에서 등급함수가 변하지 않는 것으로 가정하여 부두의 등급함수를 도출하는 것.
• 별 밀도 분포를 삼축 타원체로 모델링하고 기하학적 매개변수를 제약하는 것.
• 부두의 등급함수를 디스크 인구의 등급함수와 비교하여 밝기 분포의 차이를 식별하는 것.

제안 방법

• 다양한 은하수 외부 영역에서 TMGS 데이터의 K-band 별 수를 역행하여 기저 별 분포를 추론하는 것.
• 부두 내에서 등급함수가 변하지 않는 것으로 가정하여 등급 변화에서 형태적 구조를 분리하는 것.
• 관측된 별 밀도 분포를 삼축 타원체 모델에 맞추어 축비와 방향을 결정하는 것.
• 주축을 따라 거리 t(1300 < t < 3000 pc)에서 별 밀도 프로파일을 모델링하기 위해 D(t) = 1.17(t/2180)^{-1.8} exp(-(t/2180)^{1.8})의 매개수 함수를 사용하는 것.
• 유도된 등급함수를 디스크 인구의 등급함수와 비교하여 밝은 끝부분 행동에서의 유의미한 차이를 탐지하는 것.
• 통계적 역행 기법을 사용하여 다양한 시선 방향에서 관측된 표면 밀도로부터 진정 분포를 복원하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하수 부두의 3차원 형태는 무엇이며, 삼축 타원체와 일치하는가?
• RQ2 부두 별의 진정 K-band 등급함수는 무엇이며, 디스크 인구와 어떻게 다를까?
• RQ3 부두의 주축에 대한 축비와 방향은 은하수 중심과 태양 위치에 대해 각각 어떻게 되는가?
• RQ4 부두 주축을 따라 거리에 따라 별 밀도는 어떻게 변하는가?
• RQ5 밝은 magnitude에서 등급함수에 급격한 절단점이 존재하는가? 이는 별 인구에 대해 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• 은하수 부두는 축비 1:0.54:0.33를 가지며, 주축에 수직인 방향으로 심한 평탄함을 보이는 삼축형 형태를 나타낸다.
• 부두의 주축은 제1은하수 사분면에서 은하수 중심을 향한 시선 방향과 12° 기울여져 있다.
• 주축을 따라 거리 t(1300에서 3000 pc 사이)에서 별 밀도 프로파일은 함수 D(t) = 1.17(t/2180)^{-1.8} exp(-(t/2180)^{1.8})로 가장 잘 기술된다.
• 등급함수는 MK = -8.0 이상에서 수밀도가 급격히 감소함을 보이며, 디스크 인구와 비교해 매우 밝은 K-band 소스의 부족함을 나타낸다.
• 태양은 삼축 타원체 부두 모델의 중심으로부터 투영 거리 7860 pc에 위치해 있다.
• 분석 결과 부두의 등급함수가 디스크와 다름을 확인하였으며, 밝은 끝부분에서 명확한 절단점이 존재하여 다른 별 인구 또는 진화 역사를 지니고 있음을 뒷받침한다.