[论文解读] Ground-based CCD astrometry with wide field imagers. III. WFI@2.2m proper-motion catalog of the globular cluster omega Centauri

Andrea Bellini, G. Piotto+7 more|Research Padua Archive (University of Padua)|Oct 10, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 58

一句话总结

本文利用拉西拉和帕拉纳尔天文台的WFI@2.2m望远镜档案数据，基于CCD技术构建了ω Centauri球状星团的高精度自行星表，自行测量精度达到约7毫角秒/年，并延伸至V ~ 20等。结果证实，金属丰度偏低、中等和偏高的红巨星分支星族具有相同的平均自行，为光谱后续观测和多星族研究提供了关键的成员概率星表，可延伸至星团转折点区域。

ABSTRACT

Omega Centauri is the most well studied Globular Cluster because of its numerous puzzling features. Intensive spectroscopic follow-up observing campaigns targeting stars at different positions on the color-magnitude diagram promises to clarify some of these peculiarities. To able to target cluster members reliably during spectroscopic surveys and both spatial and radial distributions in the cluster outskirts without including field stars, a high quality proper-motion catalog of omega Cen and membership probability determination are required. The only available wide field proper-motion catalog of omega Cen is derived from photographic plates, and only for stars brighter than B~16. Using ESO archive data, we create a new, CCD-based, proper-motion catalog for this cluster, extending to B~20. We used the high precision astrometric software developed specifically for data acquired by WFI@2.2m telescope and presented in the first paper of this series. We achieved a good cluster-field separation with a temporal base-line of only four years. We corrected our photometry for sky-concentration effects. We provide calibrated photometry for UBVRI wide-band data plus narrow-band filter data centered on H_alpha for almost 360 000 stars. We can confirm that the omega Cen metal-poor and the metal-rich components have the same proper motion, and demonstrate that the metal-intermediate component in addition exhibits the same mean motion as the other RGB stars. We provided membership probability determination for published omega Cen variable star catalogs. Our catalog extends the proper-motion measurements to fainter than the cluster turn-off luminosity, and covers a wide area (~33'x33') around the center of omega Cen. Our catalog is now electronically available to the astronomical community.

研究动机与目标

• 提供延伸至较暗星等（V ~ 20）的ω Centauri高精度、大视场自行星表，以实现可靠的成员星判定。
• 通过最小化场星污染，实现对光谱巡天中成员星的精确目标选择。
• 研究ω Centauri中多星族的运动学行为，特别是不同金属丰度成分之间的差异。
• 校正测光数据中的天空集中效应，并为所有恒星提供校准后的UBVRI和Hα测光数据。
• 为现有的ω Centauri变星星表提供成员概率。

提出的方法

• 利用拉西拉和帕拉纳尔天文台WFI@2.2m望远镜的档案CCD数据，时间基线为四年。
• 应用高精度天体测量软件，结合经验PSF和局部变换方法，实现约7毫角秒/年的星体位移测量精度。
• 采用专用校准方法校正天空集中效应，提升大视场范围内的测光精度。
• 对近36万颗恒星进行多波段测光（UBVR_C I_C, Hα），测光误差范围为0.02 mag（明亮星）至0.05 mag（暗淡星）。
• 结合天体测量和测光数据，计算自行成员概率（Pμ），并对部分恒星采用第二种方法进行验证。
• 使用畸变校正的参考元芯片，为所有源星精确测定J2003.29历元的赤道坐标和像素坐标。

实验结果

研究问题

• RQ1 ω Centauri中金属丰度偏低、中等和偏高的红巨星分支星族是否表现出不同的自行？
• RQ2 大视场CCD自行星表能否以足够精度延伸至星团转折点区域，从而有效区分成员星与场星？
• RQ3 天空集中效应如何影响大视场成像中的测光测量？是否可有效校正？
• RQ4 ω Centauri中已知的变星星表是否基于自行具有可靠的成员星分配？
• RQ5 高精度天体测量与多波段测光能否约束ω Centauri中多星族的运动学与结构特性？

主要发现

• ω Centauri中金属丰度偏低、中等和偏高的红巨星分支星族均具有相同的平均自行，表明它们属于同一星族系统。
• 星表覆盖了以星团中心为中心的约33×33平方角分的大面积区域，包含近36万颗恒星，其自行测量精度达到V ~ 20等。
• 测光误差范围为0.02 mag（明亮星）至0.05 mag（暗淡星），并为所有源星提供了校准后的UBVRI和Hα星等。
• 为所有恒星计算了自行成员概率（Pμ > 90%），可实现对光谱后续观测中成员星的可靠筛选。
• 本研究证实，ω Centauri中金属丰度的弥散性与红巨星分支星族之间的运动学差异无关。
• 为Kaluzny et al. (2004) 和 Weldrake et al. (2007) 的变星星表提供了成员概率，显著提升了其在后续研究中的实用性。