[論文レビュー] Accurate masses of very low mass stars: IV Improved mass-luminosity relations

X. Delfosse, T. Forveille+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 40

ひとこと要約

この論文は、スペクトロスコピック連星からの高精度質量を用いて、非常に低質量星（M < 0.6 M☉）の改良された経験的質量-光度関係を提示している。近赤外 M/L 関係は観測値と現代の星間モデル（Baraffe et al. 1998; Siess et al. 2000）の間に良好な一致を示しているが、大気の透過率の問題により V バンドでは約 0.5 mag の乖離が生じている。質量関数の推定においては、大きなバイアスを避けるために赤外 M/L 関係を V バンドよりも優先すべきであることを主張している。

ABSTRACT

We present improved visual and near-infrared empirical mass-luminosity relations for very low mass stars (M$&lt;$0.6~\\Msol). These relations make use of all stellar masses in this range known with better than 10% accuracy, most of which are new determinations with 0.2 to 5% accuracy from our own programme, presented in a companion paper. As predicted by stellar structure models, the metallicity dispersion of the field populations induces a large scatter around the mean V band relation, while the infrared relations are much tighter. The agreement of the observed infrared mass-luminosity relations with the theoretical relations of Baraffe et al. (1998) and Siess et al. (2000) is impressive, while we find an increasingly significant discrepancy in the V band for decreasing masses. The theoretical mass-luminosity relation which is insufficiently steep, and has introduced some errors in the local stellar mass functions derived from V band luminosity functions.

研究の動機と目的

• 高精度質量測定を用いて、非常に低質量星（M < 0.6 M☉）の正確な質量-光度関係を校正すること。
• 光学および近赤外バンドにおける理論的星間モデル（Baraffe et al. 1998; Siess et al. 2000）の正確さを経験的データと照らし合わせて評価すること。
• 金属量の分散と大気の透過率が V バンド M/L 関係に与える影響を定量化し、星の質量関数推定への影響を明らかにすること。
• 質量関数推定におけるバイアスを低減するために、赤外 M/L 関係を V バンド M/L 関係よりも優先して使用することを提言すること。

提案手法

• OHP および CFHT での観測から、14個の非常に低質量星および連星系の高精度径速度測定値と天球測定値を取得した。
• 分光的および天球的技術を用いて、0.2–5% の精度で星の質量を決定した。
• V, R, I, J, H, K, L, L' バンドにおける絶対等級を測定し、複数のフィルターバンドにおける経験的 M/L 関係を構築した。
• Baraffe et al. (1998) および Siess et al. (2000) の理論的モデルと経験的 M/L 関係を比較し、異なるバンドにおける乖離を評価した。
• 金属量の分散および大気の透過率（特に分子およびダスト透過率）が V バンド M/L 関係の散らばりとバイアスに与える影響を分析した。
• 経験的 M/L 関係を用いて、Malmquist的バイアスの存在下でも、光度関数から導かれる質量関数の信頼性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の理論的質量-光度関係は、非常に低質量星（M < 0.6 M☉）について、経験的データとどの程度一致しているか？
• RQ2 なぜ V バンド M/L 関係は理論的モデルと顕著な乖離（約 0.5 mag）を示す一方で、近赤外関係は良好に一致するのか？
• RQ3 金属量の分散が V バンド M/L 関係の散らばりにどの程度寄与しているのか、また近赤外バンドの散らばりと比べてどう異なるのか？
• RQ4 大気の透過率モデルの不確実性が、光学フィルターフォトメトリーから導かれる質量推定の正確さにどのように影響するのか？
• RQ5 これらの乖離が、光度関数から星の質量関数を導出する際に及える影響は何か？

主な発見

• 近赤外質量-光度関係（J, H, K バンド）は、Baraffe et al. (1998) および Siess et al. (2000) の理論的モデルと良好に一致しており、約 0.1 M☉ までその予測が妥当であることが裏付けられた。
• 非常に低質量星において、観測値とモデルとの間には一貫した約 0.5 mag の乖離が存在し、モデルは 0.3 M☉ 以上の星では光度が高すぎ、0.1 M☉ では光度が低すぎると予測されている。
• V バンド M/L 関係は金属量の分散と大気の透過率効果によって顕著な固有の散らばりを示すが、近赤外関係ははるかに低い散らばりを示している。
• 0.3 M☉ 以上の星では、理論的モデルが V バンド光度を約 0.5 mag 高く推定しており、可視光帯の透過率の取り扱いに欠陥があることを示唆している。特に分子およびダスト透過率の源が問題である。
• 経験的 V バンド M/L 関係の勾配は、BCAH および SDF モデルの勾配の間にあるため、どちらか一方のモデルを使用すると、低質量星の個数を 10–20% の誤差で過小または過大に推定することになる。
• V バンド M/L 関係の大きな散らばりとバイアスは、質量関数推定に顕著な Malmquist 的バイアスをもたらし、近赤外 M/L 関係が正確な質量関数推定にはるかに優れていることが示された。