[论文解读] HST/NICMOS observations of the GLIMPSE9 stellar cluster

M. Messineo, Donald F. Figer+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 11

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜/NICMOS的测光与K波段光谱观测，对GLIMPSE9星团进行了研究，揭示其消光为A_Ks = 1.6 ± 0.2 mag，识别出三颗红超巨星（M1–M2）和两颗B2–09型超巨星，测得其光谱测光距离为4.2 ± 0.4 kpc。该星团年龄估计为15–27 Myr，总质量为1600 ± 400 M⊙，表明其在更大范围的银河系内侧分子云复合体中仅经历了一次大质量恒星形成事件。

ABSTRACT

We present HST/NICMOS photometry, and low-resolution K-band spectra of the GLIMPSE9 stellar cluster. The newly obtained color-magnitude diagram shows a cluster sequence with H-Ks =1 mag, indicating an interstellar extinction Aks=1.6\pm0.2 mag. The spectra of the three brightest stars show deep CO band-heads, which indicate red supergiants with spectral type M1-M2. Two 09-B2 supergiants are also identified, which yield a spectrophotometric distance of 4.2\pm0.4 kpc. Presuming that the population is coeval, we derive an age between 15 and 27 Myr, and a total cluster mass of 1600\pm400 Msun, integrated down to 1 Msun. In the vicinity of GLIMPSE9 are several HII regions and SNRs, all of which (including GLIMPSE 9) are probably associated with a giant molecular cloud (GMC) in the inner galaxy. GLIMPSE9 probably represents one episode of massive star formation in this GMC. We have identified several other candidate stellar clusters of the same complex.

研究动机与目标

• 利用高分辨率红外观测，表征GLIMPSE9星团的恒星族及其物理特性。
• 通过结合测光与低分辨率K波段光谱，确定星团的距离、年龄与质量。
• 研究星团与巨分子云（GMC）的关联性，及其在银河系内侧大质量恒星形成中的作用。
• 通过人工星实验评估在密集星场中的测光完整性和可靠性。

提出的方法

• 获取哈勃空间望远镜/NICMOS的F222M窄带成像，构建星团的色-星等图。
• 对三颗最亮恒星进行低分辨率K波段光谱观测，以分类其光谱型并推断其物理特性。
• 利用观测到的点扩散函数进行人工星实验，量化密集星场中的测光完整性和不确定性。
• 基于星团序列的H–K色指数，假设标准消光律，计算消光。
• 通过超巨星的光谱型与绝对星等校准，估算距离。
• 利用同年龄星族合成模型与光度函数，推导星团年龄与质量，下限至1 M⊙。

实验结果

研究问题

• RQ1 GLIMPSE9星团方向的星际消光是多少？它如何影响观测到的测光数据？
• RQ2 GLIMPSE9中最亮恒星的光谱型和演化状态是什么？
• RQ3 GLIMPSE9星团的光谱测光距离是多少？与其他距离指示器相比有何差异？
• RQ4 在假设恒星族同年龄的前提下，GLIMPSE9星团的年龄与总质量是多少？
• RQ5 GLIMPSE9与银河系内侧周围HII区、超新星遗迹（SNRs）及巨分子云的关系如何？

主要发现

• 色-星等图中星团序列的H–K ≈ 1 mag，表明K波段消光为A_Ks = 1.6 ± 0.2 mag。
• 三颗最亮恒星的低分辨率K波段光谱显示出深的CO带头，证实其为光谱型M1–M2的红超巨星。
• 识别出两颗B2–09型超巨星，由此得出星团的光谱测光距离为4.2 ± 0.4 kpc。
• 假设同年龄演化，星团年龄被限制在15–27 Myr之间，依据为主序转折点位置与演化模型。
• 总星团质量（积分至1 M⊙）估计为1600 ± 400 M⊙，与一个大质量、年轻的恒星系统一致。
• GLIMPSE9是更大范围的HII区、SNRs及候选星团复合体的一部分，均与银河系内侧的单一巨分子云相关，表明其经历了一次大质量恒星形成的单一事件。