[论文解读] Distances and Absolute Ages of Galactic Globular Clusters from Hipparcos Parallaxes of Local Subdwarfs

R. Gratton, F. Fusi Pecci+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本文利用30颗本地次巨星的高精度依巴谷卫星视差及金属丰度，重新校准了九个银河系球状星团的距离和绝对年龄。结果表明，距离尺度比以往估计长0.2等，年龄更年轻（约2.8 Gyr），从而通过得出老星团年龄为11.8 (+2.1/-2.5) Gyr，解决了与标准宇宙学模型之间的矛盾。

ABSTRACT

High precision trigonometric parallaxes from the HIPPARCOS satellite and accurate metal abundances ([Fe/H], [O/Fe], and [alpha/Fe]) from high resolution spectroscopy for about 30 local subdwarfs have been used to derive distances and ages for a carefully selected sample of nine globular clusters. We find that HIPPARCOS parallaxes are smaller than the corresponding ground-based measurements leading, to a longer distance scale (~ 0.2 mag) and to ages ~ 2.8 Gyr younger. The relation between the zero age horizontal branch (ZAHB) absolute magnitude and metallicity for the nine programme clusters is : Mv(ZAHB) = (0.22 +/- 0.09)([Fe/H]+1.5) + (0.48 +/- 0.04) The corresponding Large Magellanic Cloud distance modulus is (m-M)o=18.61 +/- 0.07. The age of the bona fide old globular clusters (Oosterhoff II and Blue Horizontal Branch) based on the absolute magnitude of the turn-off is: Age = 11.8 (+2.1/-2.5) Gyr The present age of globular clusters does no longer conflict with standard inflationary models for the Universe.

研究动机与目标

• 利用独立的距离指示器提高银河系球状星团距离和年龄估计的准确性。
• 解决球状星团年龄估计与标准宇宙学模型之间的差异。
• 利用本地次巨星作为距离校准锚点，校准零龄水平分支（ZAHB）绝对星等-金属丰度关系。
• 评估依巴谷视差测量对宇宙距离尺度和星团年龄测定的影响。
• 基于校准后的星团距离，确定大麦哲伦云的距离模数。

提出的方法

• 使用依巴谷卫星提供的30颗邻近次巨星的高精度三角视差。
• 高分辨率光谱学提供了次巨星的准确金属丰度（[Fe/H]、[O/Fe]、[alpha/Fe]）。
• 利用次巨星的视差和金属丰度校准ZAHB的绝对星等。
• 从校准后的星团距离推导出大麦哲伦云的距离模数。
• 通过等时线拟合，从主序转折点的绝对星等计算年龄估计。
• 量化并校正了依巴谷与地面观测视差之间的系统性差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 依巴谷视差对银河系球状星团距离估计有何影响？
• RQ2 ZAHB绝对星等如何依赖于金属丰度？其校准关系为何？
• RQ3 基于依巴谷校准距离，老球状星团的修正年龄是多少？
• RQ4 经校准后的球状星团年龄是否仍与标准暴胀宇宙学模型一致？
• RQ5 基于新校准，大麦哲伦云的距离模数是多少？

主要发现

• 依巴谷视差系统性地小于地面测量值，导致距离尺度延长约0.2等。
• ZAHB绝对星等-金属丰度关系为 Mv(ZAHB) = (0.22 ± 0.09)([Fe/H] + 1.5) + (0.48 ± 0.04)。
• 大麦哲伦云的距离模数为 (m-M)o = 18.61 ± 0.07。
• 真实老球状星团（Oosterhoff II型及蓝水平分支）的年龄为11.8 (+2.1/-2.5) Gyr，具有统计不确定性。
• 修正后的年龄不再与标准暴胀宇宙学模型冲突。
• 视差的系统性偏移意味着年龄估计比以往基于地面校准的值年轻约2.8 Gyr。