銀河系ハローにおけるミラ型変
光星探査
坂本強(日本スペースガード協会)
松永典之(東大)、
長谷川隆(ぐんま天文台)、
三戸洋之(東大木曽観測所)、
中田好一(東大木曽観測所)
銀河系概略図
ハロー
13Gyrの星が支配的
<10Gyrの星も存在
金属量が枯渇
厚い円盤 (10-13Gyr?)
矮小銀河
(20-30個)
0-13Gyr
~107-10Msun
金属量が枯渇
薄い円盤
<10Gyr
金属量が豊富
Sun
銀河系ハロー

SDSSにより大規模な恒星流発見(~100kpc)
Dwarf
galaxy
Stellar stream
矮小銀河の星
が銀河系潮汐
場で剥がされ
形成
(寿命数Gyr)
過去の恒星流探査と問題点


多くの研究のトレーサーは古い(~13Gyr) 星(水平分枝
星)
中間的年齢の種族の探査あり(炭素星、red clump星)
(Totten et al. 2000;Ibata et al. 2001;Mauron et al. 2007)
しかし、炭素星の距離の不定性大きい
(大部分はミラ型変光星。しかし周期が得られていない)
 サンプルも化学組成や年齢に強いバイアスあり
⇒銀河系ハローにおいて中間的年齢の星がどのように分布
し、階層的銀河形成論の予言と合致するのか不明

中間的年齢星
を使った探査
Ibata+01
分光観測で炭素星
同定
 炭素星の多くは
Sagittarius streamに
付随

過去の炭素星から探る
ストリーム構造研究の欠点


Ibataらの炭素星の多くはミラ。しかし、周期なし。
実際は距離にかなり大きな誤差(絶対等級
~5mag)が含まれている
絶対等級が
最大5等も変わる
2.0
2.4
2.8
周期
3.2
ミラ型変光星
中間的年齢(0.5-10Gyr)
 周期光度関係をもつ。良い距離指標
->銀河系構造の良いトレーサー
 恒星進化の最終段階→大量の質量損失
 周辺部でダスト形成
->ダスト形成の理解(metal-poorな環境下)

銀河河系ハローの広域にわたってミラ型変光星を探査し、
3次元空間分布を決定する
我々の観測
銀河系ハローにおいて広域にわたってミラ型変光星を探査し、
3次元空間分布を決定する
 木曽観測所1m望遠鏡+2KCCD 2009年1月-2012年2月
 月に一度程度のモニタリング観測(I-band)
 サンプル219個
-RA=8h-16.5h,b>30°
2MASS J-H>0.7,H-K>0.3,K<13.5
SDSS g’-r’>0.8,r’-i’>0,i’<18.5
を満たす星(stream領域に限定していない)
-Sextans dSph方向の振幅大の1星
(Palmar-Quest Survey)

検出したミラのLight curve

Iバンドの振幅>1等をミラ
長期にわたる
変光トレンド
→Phase dispersion minimum法を使って周期決定
距離測定

PL relation
PL relationからのずれはH-Kの色を使用
PL relationからずれ
2.0
2.4
2.8
周期
3.2
PL relationからずれ(Ks)

H-Ks
Ita & Matsunaga(2011)
空間分布
Sextans dSph Mira



16個のミラ発見
100kpc付近まで存在
大部分はSgr stream
に付随→中間的年齢
の星はSgr dSph起
源?
50kpc以内に降着した
矮小銀河の多くは早
期に星形成が終了?
⇔MW dSph
Sgr stream
に付随
90kpcstream
(Newberg
+ 03)
Sagittarius stream
(Law et al. 2005)
Sagittarius stream(Law+05)
Sextans dSph
(Sakamoto et al. submitted)

[Fe/H]~-1.9(Battaglia et al. 2011)
#2
#1
cf.LMC –1~-0.5
2つのミラを発見-最もmetal-poor
 Carbon-rich Mira に
星周ダストの存在を示唆

tidal radius
距離
視線速度 周期 C-rich or
星周ダスト
(kpc)
(km s-1) (日) O-rich
が存在
+10.0
Sextans dSph 90.0 -10.0 226±8.4 天体名
#1
#2
72.0
78.8
+12.3
-10.3
+11.2
-9.9
202±12
228±2
314
121
C-rich
O-rich
J-K~2.2
-
Sgr stream (X<20kpc)
Sgr streamにはSgr
dSphで発見されている
長周期ミラがない
 ミラの周期分布は金属
量が低いほど短い側
へシフト
⇒Sgr streamの中間的
年齢の星はSgr dSph
に比べ、old and/or
metal-poor

Streamに
長周期ミラなし
次なるステージ
近赤外域でのモニタリング
本研究:近赤外データ数個から平均等級決定
→距離の不確定性は平均等級の不確定性が
支配的
-振幅+Long-term trend(in Ks)
 可視近赤外域での同時モニタリング
IcとKsでPhase lag?->ミラそのものの理解
 青色ミラ・遠方赤色ミラ探査

次のステップへ
~現在のサンプルの問題点~
2009-2012
のサンプル
探査なし
早期AGB
(より古い)
Marigo et al. (2006)
探査なし
どのような構造か
全く不明
赤いミラのみ探査
化学組成/年齢に
バイアスあり
Sagittarius stream
(Law et al. 2005)
Sagittarius stream(Law+05)
Future work
青色ミラ・遠方赤色ミラ探査
KWFCで
遠方赤色ミラ探査
-青色ミラサーベイ(より古い)
過去に降着した矮小銀河の
青色ミラ探査
星形成史へ制限
-赤色ミラサーベイ
銀河系ハロー最外縁部
の構造解明
Sagittarius stream
・木曽1m+KWFC
(Law et al. 2005)
サンプル613個
Sagittarius stream(Law+05)
I=14-19.5mag

まとめ




銀河系ハローの広域にわたってミラ型変光星探査を
行った(空間的なバイアスなし)
ミラは主にSgr streamに付随している。中間的な年
齢の星はSgr dSph起源である可能性を示唆。
Sextans dSphに最もmetal-poorな2つのミラを発見。
非常にmetal poor([Fe/H]=-1.9)の環境下で初めて
circumstellar dustの存在を示唆。
Sgr stream領域では、Sgr dSphで発見されている長
周期ミラ(P>300日)は存在しない。 Sgr streamが
Sgr dSphよりも古いor金属量が枯渇していることを
示唆した。
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銀河系ハローにおけるミラ型変光星探査