[论文解读] HST multiband photometry of the globular cluster NGC 6388

G. Busso, G. Piotto+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 20, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 6

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜（HST）多波段测光，对富含金属的球状星团NGC 6388进行了观测，首次证明其水平分支（HB）温度超过30,000 K，且具有宽阔的蓝端尾部，表明存在晚期氦闪星。水平分支倾斜现象被确认为真实物理特征，而非消光效应所致，且在所有测光波段中均被观测到，挑战了标准恒星演化模型。

ABSTRACT

We present color-magnitude diagrams (CMD) of the globular cluster NGC 6388 based on HST multiband photometry (F255W, F336W, F439W, F555W). In this paper we focus our attention on the peculiar horizontal branch of this cluster. After a careful reddening correction, we fitted the observed CMD with theoretical models. For the first time we demonstrated that the HB of this very metal rich globular cluster extends beyond Te > 30.000 K, showing clear evidence of a population of blue hook (D'Cruz et al.2000, Brown et al. 2001) stars. Moreover, we could demonstrate that the HB tilt (slope) is not a reddening effect and is present in all the photometric bands.

研究动机与目标

• 利用高分辨率HST测光，研究富含金属的球状星团NGC 6388中异常水平分支（HB）的性质。
• 确定观测到的HB倾斜是否由消光引起，或为星族的物理特征。
• 检查水平分支上热星的存在及其特征，特别是有效温度超过30,000 K的恒星。
• 检验晚期氦闪星是否能解释富含金属星团中延伸的蓝端尾部及观测到的HB形态。
• 将观测到的颜色-星等图（CMDs）与理论演化模型进行比较，评估光度与温度分布之间的差异。

提出的方法

• 在F255W、F335W、F439W和F555W滤镜下获取HST/WFPC2多波段测光，UV波段曝光深度较高。
• 使用DAOPHOT和ALLFRAMEII进行PSF测光，并通过Dolphin（2000）转换关系校准至WFPC2在轨测光系统。
• 将四波段均检测到的恒星进行交叉匹配，构建包含紫外与光学波段的多色CMD。
• 通过卷积大气模型（Bessel et al. 1998）与滤波器响应函数，并应用Scuderi et al.（1996）的消光律，实施温度依赖的消光修正。
• 利用Origlia & Leitherer（2000）提供的转换关系，将理论的总辐射通量和有效温度转换为HST测光系统下的星等。
• 将观测CMD与Z=0.006、Y=0.23的理论HB模型进行比较，调整距离模数（m−M）=16.54和E(F439W−F555W)=0.37。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 6388中观测到的水平分支倾斜是否源于消光效应，或代表星族的真实物理特征？
• RQ2 NGC 6388中水平分支蓝端尾部恒星能达到的最高有效温度是多少？
• RQ3 是否存在蓝钩星——即被解释为晚期氦闪星的恒星——在这一富含金属的球状星团中？
• RQ4 标准恒星演化模型能否再现最热HB星的观测光度与温度分布？
• RQ5 NGC 6388的HB形态与具有相似金属丰度和消光的孪生星团NGC 6441相比如何？

主要发现

• NGC 6388的水平星等延伸至超过30,000 K，最热恒星的有效温度约为31,500 K。
• HB倾斜在所有测光波段中均被观测到，且经温度依赖消光修正后确认非由消光引起。
• 观测到的宽阔蓝端尾部（即蓝钩）表明存在一群晚期氦闪星，该现象此前仅在贫金属星团中观测到。
• 理论模型无法再现最热HB星的观测光度，其实际亮度系统性地高于预测值。
• 通过提高氦丰度（Y=0.43）无法解决该差异，因为该值与其他星团观测指标（如红巨星跳变与R参数估计）存在矛盾。
• 对NGC 6441（NGC 6388的孪生星团）的初步分析显示，其亦表现出相似特征——HB倾斜与蓝钩星，提示这些异常现象在富含金属星团中可能具有共同起源。