[论文解读] Red giant branch stars as probes of stellar populations. II. Properties of the newly discovered globular cluster GLIMPSE-C01

V. D. Ivanov, R. Kurtev+1 more|ArXiv.org|Jun 1, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 21被引用 28

一句话总结

本研究首次通过红巨星分支（RGB）坡度法，利用深度近红外测光确定了新发现球状星团GLIMPSE-C01的金属丰度：[Fe/H] = −1.61 ± 0.14（Zinn标度）。研究确认其距离约为3.7 ± 0.8 kpc，视觉消光A_V ∼ 15 mag，并估算由于尘埃消光和观测偏差，银河系银心区域至少还存在10 ± 3个尚未发现的球状星团。

ABSTRACT

Deep near infrared photometry of the newly discovered Galactic globular Cluster GLIMPSE-C01 is reported. We derived for the first time the metal abundance of this object from the slope of the RGB: [Fe/H]=-1.61+/-0.14 in the scale of Zinn (as implemented in Harris 1996), [Fe/H]=-1.44+/-0.12 in the scale of Caretta & Gratton (1997), and [Fe/H]=-1.12+/-0.12 in the scale of Ferraro et al. (1999). The tip and the clump of the red giant branch were used to confirm the estimates of Kobulnicky et al. (2005), placing the cluster at D~3.7+/-0.8 kpc, behind A_v~15 mag of visual extinction. The best fit to the radial surface brightness profile with a single-mass King's model (1962) yielded core radius r_c=0.78 arcmin, tidal radius r_t=27 arcmin, and central concentration c=1.54. Finally, we estimate the number of the "missing" globulars in the central region of the Milky Way. Based on the spatial distribution of the known clusters, and assuming radial symmetry around the Galactic center, we conclude that the Milky Way contains at least 10+/-3 undiscovered objects. The distribution of known clusters in the bulge seem to resemble the orientation of the Milky Way bar.

研究动机与目标

• 利用其红巨星分支（RGB）恒星的近红外测光，测定新发现球状星团GLIMPSE-C01的金属丰度。
• 使用深度JHK_S测光数据，验证并改进Kobulnicky等人（2005年）先前提出的距离和消光估计。
• 采用单质量King模型对星团结构参数进行建模，以推导核心半径和潮汐半径及集中度。
• 通过分析已知星团的空间分布并假设径向对称性，估算银河系银心区域尚未发现的球状星团数量。
• 评估尘埃消光、星场拥挤以及银河系结构（如棒状结构）对隐藏星团可探测性的影响。

提出的方法

• 在非光度条件下的NTT望远镜上使用SofI仪器，对GLIMPSE-C01获取了12次偏移的JHK_S深度成像，每种滤镜各12次曝光。
• 使用DAOPHOT II中的ALLSTAR执行测光，通过天空背景减除、平场校正和图像合成以降低噪声和混淆。
• 利用67颗共用恒星将仪器星等校准至2MASS系统，推导出转换方程，残差均方根为0.044–0.062 mag。
• 基于文献中更新的系数，利用(J−K_S)_0与[Fe/H]之间的标定关系，从RGB坡度推导金属丰度。
• 通过单质量King模型拟合星等径向表面亮度分布，确定核心半径（r_c = 0.78 arcmin）、潮汐半径（r_t = 27 arcmin）和集中度（c = 1.54）。
• 通过比较已知星团在银河平面中的观测空间分布与均匀分布，考虑观测偏差和“上帝之指”效应，估算缺失星团数量。

实验结果

研究问题

• RQ1 新发现的球状星团GLIMPSE-C01的金属丰度是多少？其与其它贫金属星团相比有何特征？
• RQ2 GLIMPSE-C01的真实距离和视觉消光是多少？与先前估计相比如何？
• RQ3 GLIMPSE-C01的结构参数（核心半径、潮汐半径、集中度）是什么？与标准球状星团模型相比有何差异？
• RQ4 在当前已知星团分布的基础上，银河系中心区域可能还存在多少个尚未发现的球状星团？
• RQ5 尘埃消光、星场拥挤以及银河系结构（如棒状结构）对隐藏星团的探测在多大程度上造成偏差？

主要发现

• GLIMPSE-C01的金属丰度测定结果为[Fe/H] = −1.61 ± 0.14（Zinn，1996年标度），确认其为贫金属球状星团。
• 该星团距离为D ∼ 3.7 ± 0.8 kpc，视觉消光A_V ∼ 15 mag，与Kobulnicky等人（2005年）的先前估计一致。
• 星等径向表面亮度分布与单质量King模型拟合良好，核心半径r_c = 0.78 arcmin，潮汐半径r_t = 27 arcmin，集中度c = 1.54。
• RGB坡度法的结果与红巨星分支的拐点和凝聚区一致，验证了距离和消光估计的可靠性。
• 已知星团的空间分布表明，由于尘埃消光和探测偏差，银河系至少还存在10 ± 3个尚未发现的球状星团，位于银心区域。
• 银心区域已知星团的分布与银河系棒的取向一致，提示未来搜寻应优先关注远离银心（7–15°）的区域，以减少系统偏差。