[论文解读] Globular Clusters in the Sagittarius stream. Revising members and candidates with Gaia DR2

M. Bellazzini, Rodrigo Ibata+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 17, 2020

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 63被引用 66

一句话总结

本研究利用盖亚DR2数据重新评估了银河系球状星团（GCs）在人马座潮汐流中的成员资格，通过六维相空间（位置与速度）中的RR Lyrae变星追踪该流。研究确认了M54、Ter 8、Ter 7、Arp 2、Pal 12和Whiting 1为该流的确定成员，同时识别出NGC 2419、NGC 5634和NGC 4147为与更古老流环相关的强候选者，这些星团在化学特征上与人马座矮星系（Sgr dSph）场星一致。

ABSTRACT

We reconsider the case for the association of Galactic globular clusters (GCs) to the tidal stream of the Sagittarius dwarf spheroidal galaxy (Sgr dSph), using Gaia DR2 data. We use RR Lyrae to trace the stream in 6D and we select clusters matching the observed stream in position and velocity. In addition to the clusters residing in the main body of the galaxy (M 54, Ter 8, Ter 7, Arp 2) we confirm the membership of Pal 12 and Whiting 1 to the portion of the trailing arm populated by stars lost during recent perigalactic passages. NGC 2419, NGC 5634 and NGC 4147 are very interesting candidates, possibly associated to more ancient wraps of the stream. We note that all these clusters, with the exception of M 54, that lies within the stellar nucleus of the galaxy, are found in the trailing arm of the stream. The selected clusters are fully consistent with the [Fe/H] vs. [Mg/Fe], [Ca/Fe] patterns and the age-metallicity relation displayed by field stars in the main body of Sgr dSph.

研究动机与目标

• 利用高精度盖亚DR2天体测量数据，重新评估银河系球状星团（GCs）在人马座（Sgr）潮汐流中的成员资格。
• 检验星团是否在六维相空间（三维位置 + 三维速度）中与人马座流的空间和运动学特性相匹配。
• 识别并评估与人马座流更古老、更早期的流环相关的候选星团，这些流环超出最近的破坏阶段。
• 评估候选星团与人马座矮星系（Sgr dSph）主体区域场星在化学一致性，特别是[Fe/H]、[Mg/Fe]和[Ca/Fe]丰度模式方面。

提出的方法

• 利用盖亚DR2中的RR Lyrae变星追踪人马座流，通过STREAMFINDER算法筛选出高显著性检测结果。
• 通过要求在六维相空间（赤经、赤纬、距离、自行RA、自行Dec、视向速度）中与流的空间接近性和速度一致性，将星团匹配到流中。
• 以Law & Majewski（2010）的N体模型作为流结构和轨道历史的参考，尤其针对近期流成分（Pcol ≤ 3）。
• 使用Schlegel et al.（1998）的消光图，并经Schlafly & Finkbeiner（2011）重新校准，对消光进行修正，并采用盖亚DR2中的平均亮度值。
• 将星团的化学丰度（[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]）和年龄与人马座矮星系中心区域的场星进行比较，以评估一致性。
• 采用近期文献中的高分辨率光谱数据进行丰度和年龄测定，特别注意不同研究之间系统性偏差的处理。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于盖亚DR2中RR Lyrae示踪星在六维相空间中的对齐，哪些银河系球状星团与人马座潮汐流存在物理关联？
• RQ2 像NGC 2419、NGC 5634和NGC 4147这样的星团是否可与人马座流更古老、更早期的流环相关联，超出最近的破坏阶段？
• RQ3 候选星团的化学丰度模式（[Fe/H]、[Mg/Fe]、[Ca/Fe]）与人马座矮星系（Sgr dSph）主体区域场星相比如何？
• RQ4 候选星团的年龄和金属量是否与人马座矮星系场星观测到的年龄-金属量关系一致？
• RQ5 在低金属量区域，星团的化学模式与场星群体的一致性如何？

主要发现

• 研究基于六维相空间对齐，高置信度确认了M54、Ter 8、Ter 7和Arp 2为人马座矮星系（Sgr dSph）主体区域的成员，Pal 12和Whiting 1为流尾臂的成员。
• NGC 2419、NGC 5634和NGC 4147基于空间和运动学一致性，被识别为与更古老、更早期人马座流环相关的强候选者。
• 除M54外，所有已确认和候选星团均位于流的尾部，表明其具有共同的动力学起源。
• 所选星团的[Fe/H]、[Mg/Fe]和[Ca/Fe]丰度模式与人马座矮星系中心区域场星完全一致，支持其共同起源。
• 星团的年龄-金属量关系与人马座矮星系场星一致，尤其在低金属量区域，进一步强化了其关联性。
• 样本中唯一[Fe/H] < −2.0的场星位于Ter 8与NGC 2419之间，其[Mg/Fe]和[Ca/Fe]与星团相似，提示可能存在与星团群体的动力学或化学连续性。