구상성단NGC 6934의 밝은 거성 종족에 의한 중심부의 역학적 세부구조의 변화를 알아보기 위해서 NGC 6934의 BV 영상에 점광원 함수 측광과 표면측광을 실시하여, 성단 내 구성별들의 종족에 대한 성단 중심으로부터 타원률과 위치각의 변화를 얻었다. 타원률과 위치각의 전체적인 변화를 살펴보면 $r_{\eff}<3r_h$ 영역에서, 타원률은 $0.02{\sim}0.08$ 범위의 변화를 보이며, 위치각은 $-90^{\circ}{\sim}+90^{\circ}$ 범위에서 큰 변화 폭을 가지는 것으로 나타났다. 각 거성 종족의 제거에 따른 타원률과 위치각의 변화로부터, 성단의 $r_{\eff} 영역에서 가장 밝은 거성들(b-RGB)이 성단의 역학적 구조에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 이 영역에서 b-RGB를 제외한 다른 거성 종족에 의한 타원률과 위치각의 변화는 밝은 거성 종족에 의한 변화에 비해 작게 나타났으며, 단, 위치각의 경우 어두운 거성(f-RGB)에 의한 역학적 세부구조 변화를 볼 수 있었다. $r_h영역에서는 수평계열 종족(RHB, BHB)과, f-RGB에 의한 $r_{eff}{\sim}60\;arcsec$ 근처의 타원률 및 위치각의 변화를 확인 하였다.
구상성단 NGC 6934의 밝은 거성 종족에 의한 중심부의 역학적 세부구조의 변화를 알아보기 위해서 NGC 6934의 BV 영상에 점광원 함수 측광과 표면측광을 실시하여, 성단 내 구성별들의 종족에 대한 성단 중심으로부터 타원률과 위치각의 변화를 얻었다. 타원률과 위치각의 전체적인 변화를 살펴보면 $r_{\eff}<3r_h$ 영역에서, 타원률은 $0.02{\sim}0.08$ 범위의 변화를 보이며, 위치각은 $-90^{\circ}{\sim}+90^{\circ}$ 범위에서 큰 변화 폭을 가지는 것으로 나타났다. 각 거성 종족의 제거에 따른 타원률과 위치각의 변화로부터, 성단의 $r_{\eff} 영역에서 가장 밝은 거성들(b-RGB)이 성단의 역학적 구조에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 이 영역에서 b-RGB를 제외한 다른 거성 종족에 의한 타원률과 위치각의 변화는 밝은 거성 종족에 의한 변화에 비해 작게 나타났으며, 단, 위치각의 경우 어두운 거성(f-RGB)에 의한 역학적 세부구조 변화를 볼 수 있었다. $r_h영역에서는 수평계열 종족(RHB, BHB)과, f-RGB에 의한 $r_{eff}{\sim}60\;arcsec$ 근처의 타원률 및 위치각의 변화를 확인 하였다.
The variations of the dynamical substructures of NGC 6934 have been investigated by means of performing point spread function stellar photometry and the surface photometry on BV CCD images of NGC 6934. Our results show that overall variations of ellipticity and position angle range in $0.02{\si...
The variations of the dynamical substructures of NGC 6934 have been investigated by means of performing point spread function stellar photometry and the surface photometry on BV CCD images of NGC 6934. Our results show that overall variations of ellipticity and position angle range in $0.02{\sim}0.08\;and\;-90^{\circ}{\sim}+90^{\circ}$, respectively out to three times the half light radius. The inner ($r_{eff}) substructures of NGC 6934 inferred from the variations of ellipticity and position angle are mainly affected by the bright red giant populations, while the effects of the other giant populations are weaker than those of the bright red giant populations. Horizontal branch populations and faint red giant star populations affect the dynamical substructures of NGC 6934 in the region of $r_h.
The variations of the dynamical substructures of NGC 6934 have been investigated by means of performing point spread function stellar photometry and the surface photometry on BV CCD images of NGC 6934. Our results show that overall variations of ellipticity and position angle range in $0.02{\sim}0.08\;and\;-90^{\circ}{\sim}+90^{\circ}$, respectively out to three times the half light radius. The inner ($r_{eff}) substructures of NGC 6934 inferred from the variations of ellipticity and position angle are mainly affected by the bright red giant populations, while the effects of the other giant populations are weaker than those of the bright red giant populations. Horizontal branch populations and faint red giant star populations affect the dynamical substructures of NGC 6934 in the region of $r_h.
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문제 정의
1 이 같은 시선 방향에 있는 주변 별들의 영향을 비교적 많이 받는다. 따라서 이 연구에서는 주 변 별들의 영향을 고려하여 NGC 6934의 역학적 세부구조를 분석하였다. NGC 6934의 거리 지수는 (m- M)v = 16.
이 논문은 구상성단의 역학적 세부구조 연구에 대한 두 번째 결과로서(cf. 이종환과 손영종 2004), 밝은 구상성단 NGC 6934에 대한 측광 영상자료를 이용하여 성단을 구성하는 각 별들에 대한 측광 을 실시하고, 측광이 성공적으로 실시되어 분해되는 별들에 대해 밝기에 따라 종족을 구분하며, 이러한 각 종족이 성단의 역학계 구조에 어떠한 영향을 미치는가를 보는 것이 목적이다. 각각의 분리된 별들에 대한 성단 세부 역학계의 구조적 차이는 성단의 반경에 대한 타원 맞추기(ellipse fitting)를 실시하여 타원률(즉, 1-b/a, a = 장반경, b = 단반경) 및 위치각의 반경에 대한 변화 형태를 분석함으로써 유추한다.
이와 같은 각각의 개별 종족 구성의 상대적 차이에 의한 타원률과 위치각의 세부 변화 경향을 알아보기 위해, (a) 전 종족을 포함하는 경우와 b-RGB 종족을 제거한 경우, (b) b-RGB 종족을 제거한 경우와 b-RGB 및 RHB 종족을 제거한 경우, (c) b-RGB, RHB 종족을 제거한 경우와 b-RGB, RHB, BHB종족을 제거한 경우, (d) b-RGB, RHB, BHB 종족을 제거한 경우와 b-RGB, RHB, BHB, f-RGB 종족을 제거한 경우, 각각에 대한 타원률과위치각의 상대적 차이를 계산하였으며, 그림 6과 그림 7에 각각 타원률과 위치각의 차이를 나타내었다. 이러한 분석은 각 종족이 구상성단 NGC 6934의 중심부 세부구조에 미치는 독립적인 효과를 더욱 명확하게 알아볼 수 있게 한다. 그림 6에서 reff < 3rh 영역에 대한 타원률의 차이를 보면, b-RGB의 경우 성단 중심부 (reff < rh) 타원률의 변화에 가장 큰 영향을 미치고 있으며, RHB, BHB, f-RGB의 경우 약 reff 〜 60 arcsec 영역에서 一0.
제안 방법
그림 4(a)와 (d)에서 나타나는 refr <rh 영역과 rh < reff < 3rh 영역의 타원률과 위치 각의 변화가 각각 완전히 b-RGB 또는 f-RGB에 의한 효과인지, 그리고 RHB, BHB, f-RGB에 의한 효과인지를 한 번 더 확인하기 위해서 앞서 각 종족을 순차적으로 제거한 것과는 달리 전체 종족을 포함하고 있는 영상에서 각 종족을 독립적으로 제거한 후 ellipse 맞추기를 실시하였다. 그림 5(a)-(d)는 전체 종족을 포함하고 있는 영상에서 가장 밝은 b-RGB를 제거한 경우, RHB를 제거한 경우, BHB를 제거한 경우, f-RGB를 제거한 경우의 타원률과 위치각의 변화를 나타내고 있다.
NGC 6934의 색등급도와 거성들의 종족 분류. Field 영역과 b-RGB, RHB, BHB, f-RGB와 같이 4개의 종족을 임의로 분류하였다.
NGC 6934의 BV CCD 영 상 관측은 UT 1998년 9월 1일 미국 KPNO 0.9m 망원경을 이용하여 실시하였다. 사용한 검출기는 T2KA CCD로서 2048 x 2048 pixel2 크기이다.
이 과정을 거친 후에 색등급도에서 별들의 밝기와 진화 상태를 기준으로 항성 종족 집단을 분류하며, NGC 6934의 관측된 원래 영상자료에서 각 종족 집단을 점광원 함수를 이용하여 선택적으로 제거한다. 각 종족 집단이 선택적으로 제거된 영상 자료에 대해 중치 여과(median filtering) 과정을 거친 후, 성단 중심부로부터 반경에 대한 IRAF ellipse 맞추기를 실시하여 성단의 반경에 따른 타원률과 위치각의 변화를 알아본다. 이 결과로부터 ellipse 형태의 반경에 대한 변화를 추정하고, 모든 항성 종족을 포함하는 경우와 각각의 항성 종족이 제거된 경우의 ellipse 맞추기 결과를 비교해본다.
구상성단 NGC 6934의 밝은 거성 종족에 의한 성단 중심부의 역학적 세부구조 변화를 알아보기 위해서 NGC 6934의 BV CCD 영상에 대한 점광원 함수 측광을 실시하여 구상성단의 색등급도를 얻은 후, 이를 통해서 가장 밝은 거성 종족(b-RGB), 붉은 수평계열(RHB), 푸른 수평계열(BHB), 어두운 거성 종족(f-RGB) 등의 4개의 거성 종족을 분류하였다. 각 종족에 해당하는 별들을 NGC 6934의 V 영상에서 차례대로 제거한 후, ellipse 맞추기를 실시하여 구상 성단 중심으로부터 반경에 따른 타 원률과 위치각의 변화를 얻어 각 종족이 중심부의 역학적 세부구조에 미치는 영향을 살펴보았다.
이종환과 손영종 2004), 밝은 구상성단 NGC 6934에 대한 측광 영상자료를 이용하여 성단을 구성하는 각 별들에 대한 측광 을 실시하고, 측광이 성공적으로 실시되어 분해되는 별들에 대해 밝기에 따라 종족을 구분하며, 이러한 각 종족이 성단의 역학계 구조에 어떠한 영향을 미치는가를 보는 것이 목적이다. 각각의 분리된 별들에 대한 성단 세부 역학계의 구조적 차이는 성단의 반경에 대한 타원 맞추기(ellipse fitting)를 실시하여 타원률(즉, 1-b/a, a = 장반경, b = 단반경) 및 위치각의 반경에 대한 변화 형태를 분석함으로써 유추한다. NGC 6934의 은위는 b= -18.
앞으로의 분석을 위한 기준이 되는 전체 종족을 포함한 NGC 6934의 역학적 구조를 알아보기 위해, 전처리된 V 영상에서 BV 등급 오차를 이용하여 얻은 성단 구성원이 아닌 별들과 색등급도 상에서 우리 시선방향에 있는 별들로 정의한 별들을 먼저 제거한 후, IRAF ellipse 맞추기(Jedrzejewski 1987, Busko 1996)를 실시하였다. 개개의 별들로 분해되는 밝은 별들에 의한 과대한 영향을 없애기 위해 전처리된 원래 영상에 대해 101 X 101 pixel2 중치 여과(median filtering)를 실시하였다. 이때 중치 여과를 위한 영역이 너무 큰 경우 성단의 원래 형태 정보가 바뀔 수 있으며, 너무 작은 경우 ellipse 맞추기가 불가능한 경우가 생길 수 있다.
구상성단 NGC 6934의 밝은 거성 종족에 의한 성단 중심부의 역학적 세부구조 변화를 알아보기 위해서 NGC 6934의 BV CCD 영상에 대한 점광원 함수 측광을 실시하여 구상성단의 색등급도를 얻은 후, 이를 통해서 가장 밝은 거성 종족(b-RGB), 붉은 수평계열(RHB), 푸른 수평계열(BHB), 어두운 거성 종족(f-RGB) 등의 4개의 거성 종족을 분류하였다. 각 종족에 해당하는 별들을 NGC 6934의 V 영상에서 차례대로 제거한 후, ellipse 맞추기를 실시하여 구상 성단 중심으로부터 반경에 따른 타 원률과 위치각의 변화를 얻어 각 종족이 중심부의 역학적 세부구조에 미치는 영향을 살펴보았다.
즉, 성단의 거성 종족을 구분하기 위한 점광원 함수 측광(PSF photometry) 과정과 종족에 따른 타원률과 위치각의 변화를 분석하는 ellipse 표면 측광과정으로 나누어서 분석을 수행하 게 된다. 먼저, NGC 6934의 BV CCD 영상에 DAOPHOT II / ALLSTAR(Stetson 1987, 1995)를 적용하여 성단 내 밝은 별들의 점광원 함수 측광을 실시하고 별들의 기계 등급과 색지수를 결정하며, 측광된 구성 별들에 대한 색등급도를 완성한다. NGC 6934를 구성하는 별들에 대한 측광으로부터 색등급도를 완성하는 과정에서 한 가지 고려해야 하는 점은 NGC 6934의 은위가 -18.
구상성단 NGC 6934의 종족 분류는 앞서 제 2장에 기술한 바와 같은 전처리 과정을 거쳐 얻은 색등급도(그림 2)를 통해서 이루어지게 된다. 성단 내 거성들의 밝기와 색분포에 대해 그림 2에서 b-RGB, RHB, BHB, f-RGB와 같이 4개의 종족을 등급과 색지수에 따라 임의로 분류하였다. b-RGB와 f-RGB의 경계와 BHB와 RHB의 경계를 구분하는데 있어 특별한 조건은 주지 않았지만 기존의 다른 연구에서 얻은 색등급도들을 참고해서 종족을 구분하였다(Piotto et al.
앞으로의 분석을 위한 기준이 되는 전체 종족을 포함한 NGC 6934의 역학적 구조를 알아보기 위해, 전처리된 V 영상에서 BV 등급 오차를 이용하여 얻은 성단 구성원이 아닌 별들과 색등급도 상에서 우리 시선방향에 있는 별들로 정의한 별들을 먼저 제거한 후, IRAF ellipse 맞추기(Jedrzejewski 1987, Busko 1996)를 실시하였다. 개개의 별들로 분해되는 밝은 별들에 의한 과대한 영향을 없애기 위해 전처리된 원래 영상에 대해 101 X 101 pixel2 중치 여과(median filtering)를 실시하였다.
각 종족 집단이 선택적으로 제거된 영상 자료에 대해 중치 여과(median filtering) 과정을 거친 후, 성단 중심부로부터 반경에 대한 IRAF ellipse 맞추기를 실시하여 성단의 반경에 따른 타원률과 위치각의 변화를 알아본다. 이 결과로부터 ellipse 형태의 반경에 대한 변화를 추정하고, 모든 항성 종족을 포함하는 경우와 각각의 항성 종족이 제거된 경우의 ellipse 맞추기 결과를 비교해본다. 이 과정을 통하여 구상성단 NGC 6934의 역학적 세부 형태에 대한 항성종족의 역할을 분석한다.
이 결과로부터 ellipse 형태의 반경에 대한 변화를 추정하고, 모든 항성 종족을 포함하는 경우와 각각의 항성 종족이 제거된 경우의 ellipse 맞추기 결과를 비교해본다. 이 과정을 통하여 구상성단 NGC 6934의 역학적 세부 형태에 대한 항성종족의 역할을 분석한다.
관측 기간 중 측광 표준화에 대한 결과는 Sohn et aL(1999)에 정리되어 있다. 이 연구에서는 성단의 표면 측광에 의한 역학적 세부구조 분석이 목적이므로 측광 결과의 표준화는 시도하지 않았다.
따라서 성단의 구성원들을 통계적으로 추출해내는 과정을 거치게 된다. 이를 위해서 성단의 조석반경(rt) 바깥쪽의 임의의 영역 안에 있는 측광된 별들과 조석반경 안에 있는 별들의 BV 등급을 비교하여, 그 차이가 B와 V에서 각각 0.2등급 보다 작은 경우는 성단 영역 내 구성원들로부터 분리해 내었다. 이렇게 해서 시선방향에 있는 성단의 구성원이 아닌 별들을 통계적으로 제거했지만 색등급도 상에서 보면 NGC 6934의 거성단계 끝의 별들보다 밝기가 밝은 별들이 존재한다.
따라서 중치 여과를 위한 영역의 크기는 여러 번의 ellipse 맞추기의 실행을 통한 경험적 방법으로 결정하였다. 중치 여과된 NGC 6934의 V 영상에 대해 IRAF ellipse 맞추기 기법을 적용하여 타원률과 위치각의 변화를 측정하였으며, 이때 장축의 증가폭 은 5 pixel, ellipse 맞추기의 최대 반경은 NGC 6934의 조석 반경 rt = 501.19 arcsec(Harris 1996)의 1/2되는 지점으로 지정하였다. 한편, 측광 과정에서 제거되지 않는 과다 노출된 별들은 ellipse 맞추 기 과정에서 상당한 영향을 주게 되므로 마스크 기법에 의해 제거하였다.
구상성단 NGC 6934의 반경에 따른 타원률과 위치각의 변화를 알아보기 위한 분석 과정은 크게 둘로 나누어진다. 즉, 성단의 거성 종족을 구분하기 위한 점광원 함수 측광(PSF photometry) 과정과 종족에 따른 타원률과 위치각의 변화를 분석하는 ellipse 표면 측광과정으로 나누어서 분석을 수행하 게 된다. 먼저, NGC 6934의 BV CCD 영상에 DAOPHOT II / ALLSTAR(Stetson 1987, 1995)를 적용하여 성단 내 밝은 별들의 점광원 함수 측광을 실시하고 별들의 기계 등급과 색지수를 결정하며, 측광된 구성 별들에 대한 색등급도를 완성한다.
대상 데이터
9m 망원경을 이용하여 실시하였다. 사용한 검출기는 T2KA CCD로서 2048 x 2048 pixel2 크기이다. f/7.
이론/모형
노출시간은 B 파장에서는 240초, V 파장영역에서는 180초이며, 밝은 별들 중에서 과다 노출된 별들은 표면 측광 과정에서 마스크 기법으로 제거하게 된다. 자료의 전처리 과정은 bias 빼주기, 돔 flat 나누기, 하늘 flat 나누기의 차례로 CCD 영상 표준분석법을 따랐다. 이 결과 영상의 바닥 편평도 기울기는 0.
19 arcsec(Harris 1996)의 1/2되는 지점으로 지정하였다. 한편, 측광 과정에서 제거되지 않는 과다 노출된 별들은 ellipse 맞추 기 과정에서 상당한 영향을 주게 되므로 마스크 기법에 의해 제거하였다.
성능/효과
반경이 rh보다 큰 rh <reff < 3rh까지는 중심부처럼 급격한 변화를 보이지 않지만 -90° 〜 一20。의 변화를 보이며, 타원률의 변화와 서로 상관관계가 있음을 볼 수 있다. 3rh < reff < 0.5rt까지는 전체적으로 -50° ~ 0° 범위 내에서 변화를 보이며 중심부처럼 급격한 변화는 보이지 않지만 위치각도 타원률의 경우처럼 과다 노출된 시선 방향별의 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있다. 그러나 과다 노출된 시선 방향의 밝은 별의 영향은 성단 중심부로부터 rh에 3배 정도되는 〜 120 acrsec 지점까지 구상성단 NGC 6934 중심부의 타원률과 위치각의 변화를 확인하는 데에는 크게 문제가 되지는 않는다.
그림 4는 전체 종족을 포함한 NGC 6934의 영상으로부터 앞서 분류한 4개의 종족을 차례대로 제거한 후 ellipse 맞추기를 실시한 결과 나타나는 타원률과 위치각의 변화를 보여준다. 각각의 종족을 순차적으로 제거한 영상으로부터 얻은 타원률과 위치각의 변화는, 시선 방향의 밝은 별의 영향이 없는 (reff < 3rh)인 중심부 영역에서 특정 종족에 따르는 타원률과 위치각의 변화가 나타나는 것을 알 수 있었다. 즉, (reff < rh)까지의 중심부 영역에 대해 전체 종족을 포함한 경우의 타원률과 위치각의 변화를 나타낸 그림 3과 가장 밝은 종족인 b-RGB를 제거한 경우의 타원률과 위치각의 변화를 나타낸 그림 4(a)를 비교해보면, 그림 3의 경우 타원률은 0.
거성 종족을 제거하지 않은 NGC 6934 영상의 타원률과 위치각 변화를 살펴보면, reff< 3rh인 영역에서 타원률은 0.02 〜 0.08의 변화를 보이며, 위치각의 경우는 一90° 〜 +90° 범위에서 큰 변화폭을 가지는 것으로 나타났다. 또한 reff > 3rh인 영 역 에서는 과다 노출된 별에 의한 영향으로 NGC 6934 고유의 타원률과 위치각의 변화를 알아보기는 힘들었다.
또한 구상 성단의 형태에 영향을 주는 전체 시스템의 회전은 자체 구성원들의 회전과 밀접한 관계가 있으 며(Peterson 1283, 1985a, b), 더불어 성단의 각운동량은 거성의 회전에 의한 CN 함량 증가와 성단의 타원률 사이에 상관관계를 갖게 한다는 것이 Norris(1987)에 의해서 연구되기도 하였다. 이와 같이, 성단의 역학적인 구조는 여러 작용에 의해서 복합적인 영향을 받게 되는데, M5의 역학적 세부 구조 의 연구 결과(이종환과 손영종 2004)에서 성단 중심의 밝은 거성의 분포가 성단의 세부구조에 영향을 준다는 사실이 확인된 것처럼, NGC 6934의 경우도 이번 연구를 통해서 중심부의 밝은 거성 종족 들이 역학적 세부구조에 큰 영향을 주고 있음을 확인 할 수 있었다. 구상 성단 중심부의 타원률 및 위치 각의 변화는 일반적인 현상인 것으로 알려져 있으며(Geyer, Hopp, & Nelles 1983), 이 연구를 통하여 항성 종족에 의한 세부구조의 변화를 확인함에 따라 질량 분리 현상과 구상 성단의 역학적 구조에 대한 연관성을 확인하였고, 앞으로 계속될 연구를 통해서 이런 현상들이 모든 구상성단내에서의 일반적인 현상인지에 대한 검증도 이루어질 수 있을 것이다.
후속연구
이와 같이, 성단의 역학적인 구조는 여러 작용에 의해서 복합적인 영향을 받게 되는데, M5의 역학적 세부 구조 의 연구 결과(이종환과 손영종 2004)에서 성단 중심의 밝은 거성의 분포가 성단의 세부구조에 영향을 준다는 사실이 확인된 것처럼, NGC 6934의 경우도 이번 연구를 통해서 중심부의 밝은 거성 종족 들이 역학적 세부구조에 큰 영향을 주고 있음을 확인 할 수 있었다. 구상 성단 중심부의 타원률 및 위치 각의 변화는 일반적인 현상인 것으로 알려져 있으며(Geyer, Hopp, & Nelles 1983), 이 연구를 통하여 항성 종족에 의한 세부구조의 변화를 확인함에 따라 질량 분리 현상과 구상 성단의 역학적 구조에 대한 연관성을 확인하였고, 앞으로 계속될 연구를 통해서 이런 현상들이 모든 구상성단내에서의 일반적인 현상인지에 대한 검증도 이루어질 수 있을 것이다.
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