[论文解读] The assessment of the near infrared identification of Carbon stars. I. The Local Group galaxies WLM, IC 10 and NGC 6822

P. Battinelli, S. Demers+1 more|ArXiv.org|Aug 9, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 42被引用 15

一句话总结

本研究评估了在本星系群星系WLM、IC 10和NGC 6822中，利用近红外（NIR）测光标准识别碳（C）星和M型渐近巨星支（AGB）星的可靠性。以光谱确认的C星为基准，研究发现广泛使用的$(J-K)_{0} > 1.4$近红外颜色阈值会低估C/M星比例，因为它排除了大量温暖的C星，并将C星混入M星样本中，导致星族估计产生偏差。

ABSTRACT

{The selection of AGB C and M stars from NIR colours has been done in recent years using adjustable criteria that are in needs of standardization if one wants to compare, in a coherent manner, properties of various populations.} We intend to assess the NIR colour technique to identify C and M stars. We compare the NIR colours of several C stars previously identified from spectroscopy or narrow band techniques in WLM, IC 10 and NGC 6822. We demonstrate that very few M stars have $(J-K)_0 > 1.4$ but a non negligible number of C stars are bluer than this limit. Thus, counts of M and C stars based on such limit do not produce pure samples. C/M ratios determined from NIR colours must be regarded as underestimates mainly because the M numbers include many warm C stars and also K stars if no blue limit is considered.

研究动机与目标

• 评估近红外（NIR）颜色标准，特别是$(J-K)_{0} > 1.4$，在本星系群星系中识别碳（C）星和M型AGB星的可靠性。
• 评估常用近红外颜色阈值是否因将温暖C星误分类为M星或导致M星样本被C星污染，从而造成C/M比例偏差。
• 将基于近红外的C星和M星样本与通过窄带$(CN-TiO)$测光获得的光谱确认样本进行比较，以量化差异。
• 确定$(J-K)_{0} > 1.4$标准是否能产生纯净的C星和M星样本，特别是在低金属丰度环境中。
• 评估是否需要增加额外的颜色切割（例如蓝色极限）以提高使用近红外测光时M星样本的纯净度。

提出的方法

• 利用意大利国家伽利略望远镜获取WLM和IC 10的JHK测光数据，NGC 6822的数据则来自文献。
• 以$(CN-TiO)$指数作为参考标准，对C星和M星进行交叉识别，该标准在$(R-I)_{0} > 0.90$时被证实能高度可靠地区分富含碳的AGB星与富含氧的AGB星。
• 将光谱确认的C星的近红外颜色$(J-K)_{0}$和$(H-K)_{0}$与标准$(J-K)_{0} > 1.4$阈值进行比较。
• 分析C星相对于$(J-K)_{0} > 1.4$边界的分布，以确定有多少颗C星位于该阈值以下，因此会被排除在基于近红外的样本之外。
• 评估$(H-K)_{0}$颜色分布，以判断是否可通过二次颜色切割改善C星与M星的分离效果。
• 利用Loidl等人（2001年）的校准关系，根据$(R-J)$颜色计算各星系中C星的平均有效温度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在WLM、IC 10和NGC 6822中，有多少颗光谱确认的C星具有$(J-K)_{0} \leq 1.4$，因此会被标准近红外颜色切割排除？
• RQ2 在使用$(J-K)_{0} > 1.4$标准时，M星样本在多大程度上被C星污染，尤其是在低金属丰度星系中？
• RQ3 $(J-K)_{0} > 1.4$阈值是否足以隔离纯净的C星群体，还是需要额外的颜色切割（如蓝色极限）？
• RQ4 通过$(J-K)_{0} > 1.4$识别的C星在不同金属丰度星系中的平均近红外特性有何差异？
• RQ5 $(H-K)_{0}$颜色能否作为补充标准，以改善近红外测光中C星与M星的分离效果？

主要发现

• 在WLM、IC 10和NGC 6822中，有相当数量的光谱确认C星具有$(J-K)_{0} \leq 1.4$，意味着它们会被标准近红外颜色切割排除。
• 使用$(J-K)_{0} > 1.4$标准选择的M星样本显著受到C星污染，特别是那些$(J-K)_{0} < 1.6$的温暖C星，导致M星数量被高估。
• $(J-K)_{0} > 1.4$标准无法产生纯净的C星样本，因为它排除了大量本征颜色比该阈值更蓝的C星。
• 尽管$(H-K)_{0} \approx 0.4$的阈值不如$(J-K)_{0} > 1.4$明确，但仍可作为分离C星与M星的有用二次颜色切割。
• 由于该方法排除了温暖C星并将C星纳入M星样本，因此基于近红外测光得出的C/M比例系统性地被低估。
• 通过$(J-K)_{0} > 1.4$识别的C星的平均有效温度在3200 K至3400 K之间，表明样本主要由更冷、更演化的C星组成，但遗漏了较温暖的C星。