[論文レビュー] Accurate distances to nearby massive stars with the new reduction of the Hipparcos raw data

J. Maíz Apellániz, E. J. Alfaro+1 more|ArXiv.org|Apr 16, 2008

Geophysics and Gravity Measurements参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、新しいvan Leeuwen (2007)の還元を用いたハイパルコス視差の再分析を提示し、近接の大質量星の距離精度を著しく向上させた。視差の不確実性を最大で4倍まで低減することで、物理的に妥当な空間密度モデルを用いたベイズ的手法により、Lutz-Kelkerバイアスを補正し、他の手法との長年の不一致を解消し、太陽系近傍の大質量星の集計を改善した。

ABSTRACT

We use the new reduction of the Hipparcos data (van Leeuwen 2007) and a self-consistent distance determination technique for Lutz-Kelker limited samples to obtain distances to the massive stars in the solar vicinity. The distance uncertainties for the nearest massive stars have been substantially reduced with respect to those derived from the old Hipparcos reduction. In two cases (gamma2 Vel and theta2 Ori A) we have been able to verify that the new values are in good agreement with recent determinations with alternative methods. We also derive new values for the vertical displacement of the Sun with respect to the Galactic Plane and for the scale height of the thin disk from the spatial distribution of massive stars around us.

研究の動機と目的

• 新しいハイパルコス還元を用いて、衛星の姿勢誤差を補正することで、近接の大質量星の距離精度を向上させること。
• 特にプレアデス星団のようなクラスタにおいて、ハイパルコス距離と他の手法との不一致を解消すること。
• 洗練されたデータ処理により、明るい星の視差不確実性を最大で4倍まで低減すること。
• 太陽系近傍における大質量星の空間分布を、物理的に妥当な密度事前分布を用いたベイズ的手法でモデリングすること。
• データそのものから導かれた空間分布事前分布を組み込むことで、距離推定におけるLutz-Kelkerバイアスを補正すること。

提案手法

• 衛星の動態をモデル化し、姿勢に起因する相関を排除する新しいハイパルコス還元（van Leeuwen 2007）を用いる。
• ベイズ的手法による距離確率分布を適用：$ p(r|\tilde{/pi}_{\rm o}) = A r^{2} \text{exp}\bigl( \frac{1 - r\tilde{/pi}_{\rm o}}{\tilde{\rho}(r)} \bigr)^2 $、ここで$ \rho(r) $は空間密度事前分布である。
• 観測された視差から反復的に$ \rho(r) $を導出する手法を実装し、ガラクティックディスクとハローのパラメータ化モデル（$ \rho(z) = \rho_{d,0} \text{sech}^2(z/(2h_d)) + \rho_{h,0} \text{exp}(-(z+z_\bigodot)^2/(2h_h^2)) $）を用いる。
• 反復的に空間密度モデルを精緻化するため、ビニングを伴う$ \tilde{\rho}^2 $最小化アルゴリズムを用いる。
• 減光および完全性バイアスを最小限に抑えるために、二重半無限円筒体積（半径300 pc、|b| > 5°）を用いる。
• 導出された$ \rho(r) $を用いて、中央距離$ d = 1/\tilde{/pi}_{\rm o} + c $となる補正量$ c $を計算することで、Lutz-Kelkerバイアスを補正する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しいハイパルコス視差は、オリジナルのカタログと比較して、近接の大質量星の距離精度をどのように向上させるか？
• RQ2 新しい還元は、VLTI や VLBA などの他の手法との間で長年の不一致をどの程度解消するか？
• RQ3 太陽系近傍における大質量星の真の空間分布は何か？また、銀河のクアッドラントごとにどのように変化するか？
• RQ4 近接の大質量星に対してLutz-Kelkerバイアスはどの程度顕著であり、データ駆動型の空間事前分布を用いて効果的に補正可能か？
• RQ5 新しい距離は、スクライピウス・セントaurusなどのOB associationに近い銀河平面の局所構造にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 新しいハイパルコス還元により、明るい星の視差不確実性が最大で4倍まで低減され、距離精度が著しく向上した。
• 新しい$ \theta^2 $ Ori A（520 ± 103 pc）の距離は、VLBA距離（414 ± 7 pc）と1σの範囲で整合しており、以前の不一致が解消された。
• 新しい$ \beta^2 $ Vel（349 ± 44 pc）の距離は、最近のSUSI（336 −7/+8 pc）およびVLTI（368 −13/+38 pc）の結果と一致し、新しい還元の信頼性が裏付けられた。
• 太陽は大質量星の表面密度の局所的最小値に位置し、スクライピウス・セントaurusOB星団に起因する100–160 pcの明確なピークが存在する。
• 銀河ディスクのスケール高さは$ h_d = 31.8 ± 1.6 $ pcであり、太陽の平面からの高さは$ z_\bigodot = 20.0 ± 2.9 $ pcであり、以前の研究と整合的である。
• ハロー寄与率$ f = 0.039 ± 0.015 $は低く、サンプル内のランウェイ星の数は支配的ではないことを示し、ディスク＋ハローモデルで分布が適切に記述されている。