[论文解读] Precise distances from OGLE-IV member RR Lyrae stars in six bulge globular clusters

R. A. P. Oliveira, S. Ortolani+7 more|arXiv (Cornell University)|Oct 26, 2021

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 91被引用 8

一句话总结

本研究利用 OGLE-IV 的 I 带和 V 带 RR Lyrae 星星平均星等、Gaia EDR3 的自行数据以及更新的 BaSTI α 增强演化模型，推导出六个银河系银晕球状星团的精确距离（5–13.1 kpc）。该方法的不确定度为 5–8%，结果与文献值一致，且在最近的星团中优于 Gaia EDR3 视差法的距离测量，验证了一种在高消光区域中可靠、基于模型的距离测量方法。

ABSTRACT

Context. RR Lyrae stars are useful standard candles allowing one to derive accurate distances for old star clusters. Based on the recent catalogues from OGLE-IV and Gaia Early Data Release 3 (EDR3), the distances can be improved for a few bulge globular clusters. Aims. The aim of this work is to derive an accurate distance for the following six moderately metal-poor, relatively high-reddening bulge globular clusters: NGC 6266, NGC 6441, NGC 6626, NGC 6638, NGC 6642, and NGC 6717. Methods. We combined newly available OGLE-IV catalogues of variable stars containing mean I magnitudes, with Clement's previous catalogues containing mean V magnitudes, and with precise proper motions from Gaia EDR3. Astrometric membership probabilities were computed for each RR Lyrae, in order to select those compatible with the cluster proper motions. Applying luminosity-metallicity relations derived from BaSTI $\alpha$-enhanced models (He-enhanced for NGC 6441 and canonical He for the other clusters), we updated the distances with relatively low uncertainties. Results. Distances were derived with the I and V bands, with a $5-8\%$ precision. We obtained 6.6 kpc, 13.1 kpc, 5.6 kpc, 9.6 kpc, 8.2 kpc, and 7.3 kpc for NGC 6266, NGC 6441, NGC 6626, NGC 6638, NGC 6642, and NGC 6717, respectively. The results are in excellent agreement with the literature for all sample clusters, considering the uncertainties. Conclusions. The present method of distance derivation, based on recent data of member RR Lyrae stars, updated BaSTI models, and robust statistical methods, proved to be consistent. A larger sample of clusters will be investigated in a future work.

研究动机与目标

• 改进中等金属丰度、高消光银晕球状星团的距离测量，这些星团的传统等时线拟合因消光和星场拥挤而受阻。
• 利用新发布的 OGLE-IV 变星星表和 Gaia EDR3 自行数据，高精度识别星团成员 RR Lyrae 星星的天体测量成员概率。
• 使用基于更新 BaSTI α 增强演化模型校准的光度-金属丰度关系推导精确距离，对 NGC 6441 考虑氦增强模型，其余星团采用标准氦丰度。
• 解决 Gaia EDR3 视差法距离与文献值之间的差异，特别是对最近星团的差异。
• 建立一种可靠、低不确定度的距离测定方法，适用于密集、高度消光的区域，可推广至未来星团样本。

提出的方法

• 将 OGLE-IV 变星星表中的平均 I 带星等与 Clement 等人（2001）提供的 RR Lyrae 星星平均 V 带星等相结合，用于目标星团。
• 利用 Gaia EDR3 自行数据计算天体测量成员概率，仅选择与星团运动学一致的恒星。
• 应用基于 BaSTI α 增强演化模型推导的光度-金属丰度关系，NGC 6441 使用氦增强模型，其余星团使用标准氦丰度。
• 通过所有步骤传播不确定度，包括消光、金属丰度和星等误差，以确保距离模估计的稳健性。
• 使用样本恒星的平均值更新先验消光值（E(B−V)），提高与观测星等的一致性。
• 通过与文献平均值和 Gaia EDR3 视差法距离比较验证结果，识别出 Gaia 数据中可能存在的零点偏移。

实验结果

研究问题

• RQ1 六个中等金属丰度、高消光银晕球状星团 NGC 6266、NGC 6441、NGC 6626、NGC 6638、NGC 6642 和 NGC 6717 的精确日心距离是多少？
• RQ2 利用 OGLE-IV 和 Gaia EDR3 数据通过 RR Lyrae 星星推导的距离，与 Gaia EDR3 视差法距离和文献平均值相比如何？
• RQ3 在高消光环境中，使用更新的 BaSTI α 增强模型在多大程度上提升了距离测量的精度？
• RQ4 为何 Gaia EDR3 视差法距离与测光距离在最近星团中存在 10–20% 的差异？这是否可归因于零点偏移或系统误差？
• RQ5 在因消光梯度和星场拥挤导致等时线拟合失败的区域，能否通过成员 RR Lyrae 星星结合可靠模型实现稳健、高精度的距离测定？

主要发现

• 推导出的距离分别为：NGC 6266 为 6.6 kpc，NGC 6441 为 13.1 kpc，NGC 6626 为 5.6 kpc，NGC 6638 为 9.6 kpc，NGC 6642 为 8.2 kpc，NGC 6717 为 7.3 kpc，不确定度为 5–8%。
• 结合更新 BaSTI 模型和 Gaia EDR3 自行数据的 I 带 RR Lyrae 星星平均星等的方法，结果与文献值一致，验证了其可靠性。
• 对于 NGC 6717，单颗 RR Lyrae 星星的 I 带平均星等为 14.88，提供了稳健的距离估计，与先前研究及 Baumgardt 与 Vasiliev（2021）的平均值一致。
• 该方法在 NGC 6266、NGC 6626 和 NGC 6717 中与 Gaia EDR3 视差法距离存在 10–20% 的差异，可能源于 Gaia EDR3 的零点偏移或视差零点修正的不确定性。
• 本研究证实，使用真实成员 RR Lyrae 星星样本、更新模型和自行成员概率，是在高消光、密集区域中替代等时线拟合的稳健方法。
• 结果支持该方法作为几何方法的补充工具，在银河系银晕中实现高精度距离测定。