[论文解读] Revisiting a detached stellar structure in the outer northeastern region of the Small Magellanic Cloud

Andrés E. Piatti|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2021

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用 7

一句话总结

本研究通过为投影到外东北小麦哲伦云（SMC）区域壳状星场增强区的20个星团精确测定距离、年龄和金属量，重新评估了该区域的壳状星场增强结构。利用SMASH和Gaia EDR3数据清理后的颜色-星等图（CMDs），研究发现四个年轻星团（30–200 Myr）位于SMC主结构约13 kpc之外，表明该增强区在视线方向上显著延伸，可能由SMC与大麦哲伦云（LMC）或银河系相互作用导致的潮汐剥离形成。

ABSTRACT

The outer northeastern region of the Small Magellanic Cloud (SMC) is populated by a shell-like overdensity whose nature was recently investigated. We analyzed twenty catalogued star clusters projected onto it from Survey of the MAgellanic Stellar History data sets. After carrying out a cleaning of field stars in the star cluster colour-magnitude diagrams (CMDs), and deriving their astrophysical properties from the comparison between the observed and synthetic CMDs, we found that four objects are not genuine star clusters, while the remaining ones are young star clusters (11, age $\sim$ 30-200 Myr) and intermediate-age (5, age $\sim$ 1.7-2.8 Gyr) star clusters, respectively. The resulting distances show that intermediate-age and some young star clusters belong to the SMC main body, while the remaining young star clusters are nearly 13.0 kpc far away from those in the SMC, revealing that the shell-like overdensity is more extended along the line-of-sight than previously thought. We also found a clear age trend and a blurred metallicity correlation along the line-of-sight of young clusters, in the sense that the farther a star cluster from the SMC, the younger, the more metal rich, and the less massive it is. These young clusters are also affected by a slightly larger interstellar reddening than the older ones in the shell-like overdensity. These outcomes suggest that the shell-like overdensity can possibly be another tidally perturbed/formed SMC stellar structure from gas striped off its body, caused by the interaction with the Large Magellanic Cloud or the Milky Way.

研究动机与目标

• 本论文旨在解决SMC外东北区域壳状星场增强结构的本质及其距离的不确定性。
• 它解决了对所有恒星和星团假设单一平均距离模数的局限性，该假设可能误导对结构和恒星族的解释。
• 本研究旨在为投影到该增强区的星团提供准确、一致的天体物理参数估计——包括距离、年龄和金属量。
• 基于空间分布、年龄和金属量趋势，本研究探究该增强结构是否为由LMC或银河系剥离气体形成的潮汐结构。

提出的方法

• 分析使用了来自麦哲伦星场历史调查（SMASH）和Gaia EDR3数据集的深度测光数据。
• 对星团颜色-星等图（CMDs）应用了场星去污染程序，以分离出星团成员星。
• 通过等时线拟合方法，将合成CMDs与观测CMDs进行比较，以推导年龄、距离和金属量。
• 利用Gaia EDR3的自行和视差数据过滤污染星，设置自行误差≤0.1 mas/yr，|ϖ|/σ(ϖ) < 3，sepsi < 2，以及epsi < 1的筛选条件。
• 采用三轴椭球模型对SMC进行去投影，估算三维距离，以避免视线方向投影偏差。
• 应用统计清理和选择标准，确保在参数估计前获得高质量的星团成员星样本。

实验结果

研究问题

• RQ1 SMC外东北区域的壳状增强结构是否为单一、同步形成的结构，还是在视线方向上跨越多个距离？
• RQ2 投影到该增强区的20个星团的真实距离、年龄和金属量是多少？
• RQ3 该增强区内的年轻星团是否与SMC主结构物理关联，还是属于一个独立的、脱离的结构？
• RQ4 视线方向上观测到的年龄和金属量趋势是否支持该增强结构具有潮汐起源？
• RQ5 场星污染和距离假设如何影响对该增强结构本质的解释？

主要发现

• 20个目录星团中的四个（OGLE-SMC 274、275、276、277）并非真实星团，已从后续分析中剔除。
• 在场星去污染后，识别出11个年轻星团（30–200 Myr）和5个中等年龄星团（1.7–2.8 Gyr）。
• 最年轻的星团（≈30 Myr）位于SMC主结构视线方向约13.0 kpc之外，表明该增强区在视线方向上具有显著的深度延伸。
• 存在清晰趋势：距离更远的星团年龄更小、金属丰度更高、质量更小，且星际消光逐渐增强。
• 年轻星团的年龄-金属量关系与已知的场星和理论模型一致，支持其物理一致性。
• 观测到的空间分布、年龄和金属量趋势强烈表明，该增强结构起源于SMC因与LMC或银河系发生潮汐相互作用而被剥离的气体。