G4CS: GeMS/GSAOI Galactic Globular Cluster Survey

Abstract

Presentamos los primeros resultados del proyecto GeMS/GSAOI Galactic Globular Cluster Survey (G4CS) en los cúmulos globulares (CGs) NGC 3201 y NGC 2298. Usando el instrumento Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) en combinación con el Gemini Multi-conjugate adaptive optics System (GeMS) en el telescopio Gemini-Sur de 8.1 metros, hemos obtenido observaciones profundas de aquellos CGs en el infrarrojocercano, detectando sus poblaciones estelares hasta una magnitud Kₛ = 21 Vega mag. La fotometría de Point spread function (PSF) fue realizada usando una PSF con variabilidad espacial de manera de corregir variaciones de la óptica adaptativa dentro del campo de visión. Los catálogos fotométricos resultantes en el infrarrojo-cercano fueron expandidos con fotometría óptica y ultra-violeta del Hubble Space Telescope. Aplicamos luego una selección basada en movimientos propios y correcciones al enrojecimiento diferencial para usar la diferencia característica en color-luminosidad entre la textitlower main sequence knee (MSK) y la main sequence turnoff (MSTO) para determinar las edades. Mediante las combinaciones de filtros Kₛ vs. F606W—Kₛ y F336W vs. F336W—Kₛ obtenemos los diagnósticos más precisos y las usamos para determinar las edades de las poblaciones estelares, las distancias y valores de enrojecimiento para ambos CGs. Hacemos un ajuste para tres conjuntos de modelos de isócronas usando un método de pseudo-X². Utilizando un promedio ponderado de los resultados del ajuste se calculan las edades absolutas de 12.2 ± 0.5 Gyr y 13.2 ± 0.4 Gyr para NGC 3201 y NGC 2298, respectivamente. Los parámetros obtenidos están en buena concordancia con determinaciones recientes de las edades de estos CGs, y nuestros resultados se encuentran entre los más estadísticamente robustos. Esto demuestra el poder de GeMS/GSAOI como una herramienta para la exploración de las características de CGs y de sus poblaciones estelares constituyentes.

We present the first results from the GeMS/GSAOI Galactic Globular Cluster Survey (G4CS) of the Milky Way globular clusters (GCs) NGC 3201 and NGC 2298. Using the Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) behind the Gemini Multi-conjugate adaptive optics System (GeMS) on the 8.1-meter Gemini South telescope, we have collected deep near-IR observations of the clusters, resolving their stellar populations down to Kₛ = 21 Vega mag. Point spread function (PSF) photometry was performed utilizing a spatially variable PSF to overcome adaptive optics (AO) correction variations across the field of view. The resulting near-IR photometric catalogs were augmented with optical and near-ultraviolet photometry from the Hubble Space Telescope. We apply proper motion cleaning and differential reddening corrections before utilizing the characteristic color-luminosity difference between the lower main sequence knee (MSK) and main sequence turnoff (MSTO) to determine the ages. We find that the Kₛ vs. F606W—Kₛ and F336W vs. F336W—Kₛ filter combinations provide the most diagnostic power and we use them to derive the stellar population ages, distances and reddening values for both clusters. We fit three sets of isochrone models to the two color combinations using a pseudo-X² approach. A weighted average of the results gives best-fit absolute ages of 12.2 ± 0.5 Gyr and 13.2 ± 0.4 Gyr for NGC 3201 and NGC 2298, respectively. Our derived parameters are in good agreement with recent age determinations of the two clusters, with our constraints on the ages ranking among the most statistically robust. These findings demonstrate the power of GeMS/GSAOI as a tool for the exploration of both cluster characteristics and their constituent stellar populations.