[论文解读] RR Lyrae Stars in Dwarf Spheroidal Galaxies

G. Clementini|arXiv (Cornell University)|Feb 8, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本文综述了本星系团矮球状星系（dSph）中RR Lyrae星的特性，发现超暗淡dSph主要表现出Oosterhoff II型特征，而明亮dSph则为Oosterhoff中间型，与银河系中Oosterhoff I型占主导地位的情况形成对比。结果表明，这些在银河系晕中罕见的超暗淡dSph可能通过分层并合过程对银河系和仙女座星系晕的形成有所贡献。

ABSTRACT

With ages comparable to the age of the Universe, the variable stars of RR Lyrae type have eyewitnessed the formation of their host galaxies, and thus can provide information on the processes that led to the assembling of large galaxies such as the Milky Way and the Andromeda galaxy. The present knowledge of the RR Lyrae population in Local Group dwarf spheroidal galaxies is reviewed,calling attention to the "ultra-faint" spheroidal systems recently discovered around the Milky Way by the Sloan Digital Sky Survey. The properties of the RR Lyrae stars and the Oosterhoff dichotomy observed for Galactic globular clusters and field RR Lyrae stars are discussed, since they put constrain on the possibility that the Milky Way and Andromeda halos were built up from protogalactic fragments resembling the dwarf spheroidals we observe today.

研究动机与目标

• 评估本星系团矮球状星系中RR Lyrae星的Oosterhoff二分法特征。
• 评估dSph中RR Lyrae星的特性是否支持银河系与仙女座星系晕通过原星系碎片分层并合形成的假说。
• 将dSph中RR Lyrae星的脉动周期与金属量与银河系球状星团及场星中的相应数据进行比较。
• 探讨Oosterhoff类型分布对银河系与M31星系晕形成历史的启示。
• 总结目前对M31 dSph中RR Lyrae星的研究现状，尽管数据仍有限，但提示其具有Oosterhoff I/中间型特征。

提出的方法

• 综合分析来自15个dSph星系（包括‘明亮’与‘超暗淡’系统）的RR Lyrae星数据，利用颜色-星等图（CMD）与周期-光度关系进行分析。
• 根据光变曲线形态，将RR Lyrae星分类为RRab（基频脉动）、RRc（第一谐频）与RRd（双模）类型。
• 计算RRab与RRc星的平均脉动周期⟨Pab⟩与⟨Pc⟩，以确定其Oosterhoff类型（I、II或中间型）。
• 比较金属量[Fe/H]与距离，评估恒星族特性与Oosterhoff分类之间的关联。
• 利用哈勃空间望远镜（HST）与斯隆数字巡天（SDSS）数据，推导dSph中RR Lyrae星的周期与星等。
• 将结果与现有银河系球状星团及场星中RR Lyrae星的数据交叉比对，以定位Oosterhoff二分法的背景。

实验结果

研究问题

• RQ1 超暗淡dSph中的RR Lyrae星是否表现出Oosterhoff I型、II型或中间型特征？
• RQ2 dSph中RR Lyrae星的脉动周期与金属量与银河系球状星团及场星中的相应数据相比如何？
• RQ3 dSph中Oosterhoff类型的分布是否支持银河系晕通过吸积类似现今dSph的原星系碎片形成的假说？
• RQ4 目前对M31 dSph中RR Lyrae星的认知状态如何？它们是否表现出Oosterhoff I型或II型特征？
• RQ5 '明亮'dSph在RR Lyrae星特性上是否更类似于银河系球状星团，还是在Oosterhoff分类上存在显著差异？

主要发现

• 超暗淡dSph如大熊座I、大熊座II与猎犬座I主要表现出Oosterhoff II型特征，平均周期⟨Pab⟩ ≈ 0.64–0.74天，金属量[Fe/H] ≈ -2.2 至 -2.5 dex。
• ‘明亮’dSph如福尔纳克斯与大犬座表现出Oosterhoff中间型（Oo-Int）特征，⟨Pab⟩ ≈ 0.60–0.69天，金属量[Fe/H] ≈ -1.5 至 -2.3 dex。
• 人马座dSph是唯一表现出Oosterhoff I型特征的‘明亮’dSph，暗示其具有独特的形成历史或金属量演化路径。
• M31 dSph中的RR Lyrae星表现出混合的Oosterhoff类型：And I与And II为Oosterhoff I型，而And III与And V为Oosterhoff II型，⟨Pab⟩值在0.571至0.685天之间。
• M31场星与星团B514表现出Oosterhoff I型或接近I/中间型，提示M31与银河系在脉动特性上可能存在差异。
• 银河系晕中以Oosterhoff I型RR Lyrae星为主，但其内区含有显著的Oosterhoff II型成分，暗示其吸积历史复杂。