[论文解读] The blue plume population in dwarf spheroidal galaxies: genuine blue stragglers or young stellar population?

Y. Momany, E. V. Held+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 11, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 56被引用 39

一句话总结

本研究调查了矮椭球星系中的蓝序列是否由真实的蓝离散星（BSS）或年轻主序星组成。通过分析8个非恒星形成矮椭球星系中归一化的BSS频率（相对于水平分支星，$F^{\rm BSS}_{\rm HB}$），利用档案的哈勃空间望远镜（HST）和欧洲南方天文台（ESO）的测光数据，发现$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}-M_{V}$存在显著的负相关性，且恒星碰撞率极低，表明蓝序列主要由原初双星系统构成，而非年轻恒星。

ABSTRACT

Abridged... Blue stragglers (BSS) are thought to be the product of either primordial or collisional binary systems. In the context of dwarf spheroidal galaxies it is hard to firmly disentangle a genuine BSS population from young main sequence (MS) stars tracing a ~1-2 Gyr old star forming episode. Assuming that their blue plume populations are made of BSS, we estimate the BSS frequency for 8 Local Group non star-forming dwarf galaxies, using a compilation of ground and space based photometry. Our results can be summarized as follows: (i) The BSS frequency in dwarf galaxies, at any given Mv, is always higher than that in globular clusters of similar luminosities; (ii) the BSS frequency for the lowest luminosity dwarf galaxies is in excellent agreement with that observed in the Milky Way halo; and most interestingly (iii) derive a statistically significant anti-correlation between the BSS frequency and the galaxy Mv. The low density, almost collision-less, environments of our dwarf galaxy sample allow us to infer (i) their very low dynamical evolution; (ii) a negligible production of collisional BSS; and consequently (iii) that their blue plumes are mainly made of primordial binaries. The dwarf galaxies anti-correlation can be used as a discriminator: galaxies obeying the anti-correlation are more likely to possess genuine primordial BSS rather than young main sequence stars.

研究动机与目标

• 区分矮椭球星系中的蓝序列是否由真实的蓝离散星（BSS）或年轻主序星组成。
• 通过测量低光度、非恒星形成矮椭球星系中BSS频率与水平分支星的比值（$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$），评估动力学过程在BSS形成中的作用。
• 评估在低密度环境中，碰撞形成与原初双星形成机制对BSS形成的相对重要性。
• 利用矮星系中观测到的$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}-M_{V}$负相关性，建立区分BSS起源的判据。
• 利用疏散星团和矮星系作为基准，为恒星系统中BSS的原始频率上限提供观测约束。

提出的方法

• 整理了8个本星系群矮椭球星系的地基与空间望远镜测光数据，排除了近期或正在进行恒星形成的星系（如福尔纳克斯、天兔座星系）。
• 计算$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$，即蓝离散星数量与水平分支星数量的比值，并进行归一化处理，以实现不同系统间的可比性。
• 利用中心面密度和核心半径估算恒星特异性碰撞参数（$\log \Gamma_\star$），以评估动力学活跃程度。
• 将$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$值与球状星团和疏散星团进行比较，识别在光度与动力学环境上的趋势。
• 分析$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$对结构参数（如半光半径、中心面亮度、速度弥散度和碰撞率）的依赖关系。
• 采用Trager等人（1995）和Pryor与Meylan（1993）的球状星团数据表，并结合Mateo（1998）及近期调查的更新数据用于矮椭球星系。

实验结果

研究问题

• RQ1 矮椭球星系中的蓝序列是否主要由真实的蓝离散星组成，还是由年轻主序星组成？
• RQ2 矮椭球星系中观测到的$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$是否与它们的绝对星等$M_V$相关？
• RQ3 在低光度矮星系中，动力学过程（如恒星碰撞）在BSS形成中起什么作用？
• RQ4 矮椭球星系中的BSS频率与球状星团和疏散星团中的BSS频率相比如何？
• RQ5 $F^{\rm BSS}_{\rm HB}}-M_{V}$负相关性能否作为区分矮星系中BSS原初起源的判据？

主要发现

• 在光度相近的矮椭球星系中，BSS频率（$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}$）显著高于球状星团。
• 矮星系中$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}-M_{V}$关系显示出统计上显著的负相关性，与球状星团中的趋势一致。
• 样本的平均恒星碰撞参数（$\log \Gamma_\star$）约为$-19$，其中人马座星系最低，为$-20.2$，表明动力学活动极低。
• 矮椭球星系中的碰撞率比球状星团低约$10^{-5}$倍，因此碰撞形成BSS可忽略不计。
• 低光度矮星系和疏散星团中的BSS频率（$\log(N_{\rm BSS}/N_{\rm HB}) \sim 0.3-0.4$）与银河系晕中BSS频率的上限（$\sim 0.6$）非常接近，表明其起源于原初双星系统。
• 矮星系中观测到的$F^{\rm BSS}_{\rm HB}}-M_{V}$负相关性支持了其蓝序列主要由原初双星系统主导，而非年轻恒星的结论。