[论文解读] The morphology and luminosity function of the Galactic bulge from TMGS star counts

M. López‐Corredoira, F. Garzón+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 22, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 6

一句话总结

本文分析了来自两微米银河系巡天（TMGS）的K波段恒星计数，在银道面外75平方度的区域，对银河系银心的形态和光度函数进行建模。假设光度函数不变，研究发现银心为三轴椭球形，主轴比为1:0.54:0.33，相对于第一象限视线方向的倾角为12°，并推导出与椭球分布一致的恒星密度分布函数，且在MK = -8.0以上光度处，光度函数出现急剧下降，与银盘恒星相比明显偏少。

ABSTRACT

The bulge of the Galaxy is analysed by inverting K-band star counts from the Two-Micron Galactic Survey in a number of off-plane regions. A total area of about 75 square degrees of sky is analysed. Assuming a non-variable luminosity function within the bulge, we derive the top end of the K-band luminosity function and the stellar density function, whose morphology is fitted to triaxial ellipsoids. The luminosity function shows a sharp decrease brighter than $M_K=-8.0$ when compared with the disc population. By fitting ellipsoids, we find that the bulge is triaxial with the major axis in the plane at an angle with line of sight to the Galactic centre of $12^\circ$ in the first quadrant. The axial ratios are $1:0.54:0.33$ and the distance of the Sun from the centre of the triaxial ellipsoid is 7860 pc. The best fit for the stellar density, assuming an ellipsoidal distribution, is $D(t)=1.17(t/2180)^{-1.8}\exp(- (t/2180)^{1.8}) stars pc^{-3}$, for $1300

研究动机与目标

• 利用两微米银河系巡天（TMGS）的恒星计数数据，确定银河系银心的三维形态。
• 在研究区域假设光度函数不变，推导银心恒星的K波段光度函数。
• 将银心的恒星密度分布建模为三轴椭球体，并约束其几何参数。
• 将银心的光度函数与银盘恒星的光度函数进行比较，识别恒星亮度分布的差异。

提出的方法

• 对TMGS数据中多个银道面外区域的K波段恒星计数进行反演，以推断潜在的恒星分布。
• 假设银心区域内光度函数不变，以将形态结构与光度变化分离。
• 将观测到的恒星密度分布拟合至三轴椭球模型，以确定主轴比和取向。
• 使用参数化密度函数 D(t) = 1.17(t/2180)^{-1.8} exp(-(t/2180)^{1.8}) 对主轴方向上1300 < t < 3000 pc 范围内的恒星密度分布进行建模。
• 将推导出的光度函数与银盘恒星的光度函数进行比较，以检测在明亮端行为上的显著差异。
• 采用统计反演技术，从不同视线方向的观测表面密度中恢复内在分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河系银心的三维形状是什么？是否与三轴椭球体一致？
• RQ2 银心恒星的固有K波段光度函数是什么？与银盘恒星相比有何不同？
• RQ3 银心主轴的主轴比及其相对于银心和太阳位置的取向如何？
• RQ4 恒星密度沿银心主轴方向随距离如何变化？
• RQ5 在明亮星等处是否存在光度函数的急剧截止？这反映了何种恒星群体特征？

主要发现

• 银河系银心表现出三轴形态，主轴比为1:0.54:0.33，表明在短轴方向有显著压缩。
• 银心主轴在第一银河象限中与指向银心的视线方向成12°角。
• 恒星密度分布最符合沿主轴方向1300至3000 pc范围内 D(t) = 1.17(t/2180)^{-1.8} exp(-(t/2180)^{1.8}) 的函数形式。
• 光度函数在MK = -8.0以上亮度处表现出数量密度的急剧下降，表明银心区域比银盘缺少大量K波段明亮恒星。
• 太阳位于三轴椭球银心模型中心的投影距离为7860 pc处。
• 分析结果证实，银心的光度函数与银盘不同，在明亮端存在明显截断，支持其具有不同的恒星群体或演化历史。