[論文レビュー] Ages and Age Spreads in Young Stellar Clusters

R. D. Jeffries|arXiv (Cornell University)|Sep 6, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、若い星団におけるヘーツプリング＝ルッセル図とリチウムの消失を年齢指標として使用する方法をレビューし、フランチェスコ・パッラの基盤的貢献を強調している。著者は、若い星団における見かけの年齢分散が、対流の磁気的抑制およびspots被覆によって生じる可能性があると主張しており、これらは低質量の準主系列星を膨張させ、標準的進化モデルを用いた場合に年齢が低く見積もられることにつながる。これは、若い星団の絶対的年齢推定値および年齢分散の再評価が求められることを示唆している。

ABSTRACT

I review progress towards understanding the time-scales of star and cluster formation and of the absolute ages of young stars. I focus in particular on the areas in which Francesco Palla made highly significant contributions - interpretation of the Hertzsprung-Russell diagrams of young clusters and the role of photospheric lithium as an age diagnostic.

研究の動機と目的

• 若い星の絶対的年齢推定に用いられる準主系列（PMS）進化モデルの信頼性を評価すること。
• 若い星団における観測された年齢分散が、実際の星形成歴の反映であるのか、観測的不確実性およびモデルの限界に起因するものであるのかを評価すること。
• 磁気活動および断続的降着がHR図上の位置およびリチウムの消失パターンを歪める役割を調査すること。
• HR図／CMD上の位置、リチウムの質量分佈、および高質量星の進化から得られる年齢の不一致を解消すること。
• 現在のモデルが、対流および星の活動の誤った取り扱いにより、若い星団における年齢分散を過大評価しているかどうかを特定すること。

提案手法

• 若い星団内の低質量準主系列星の年齢および質量を推定するために、ヘーツプリング＝ルッセル図（HRDs）および色-等級図（CMDs）を用いる。
• 光球層におけるリチウムの質量分佈を、星の質量および年齢に依存する消失の独立した年齢診断として応用する。
• HR図に基づく年齢とリチウムの消失に基づく年齢、および高質量星の進化を比較して年齢推定値の妥当性を検証する。
• 最近の対流の磁気的抑制およびspots被覆のモデルを組み込み、HR図上の位置および明るさの不一致を説明する。
• 星形成領域における食連星系の分析を通じて、標準的PMS進化モデルの正確性を観測された半径および温度と照合する。
• IN-SYNC APOGEEおよびオリオン星雲星団などの調査から得られたシミュレーションおよび観測データを用いて、年齢分散および回転-活動関係を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 若い星団における観測された年齢分散のうち、どれくらいが星形成歴の真の反映であり、どれくらいが観測的不確実性およびモデルの限界に起因するものなのか？
• RQ2 磁気活動およびspots被覆が、ヘーツプリング＝ルッセル図における準主系列星の推定位置にどのように影響を与えるか？
• RQ3 対流の磁気的抑制が、若い低質量星におけるHR図に基づく年齢とリチウムの消失に基づく年齢の不一致を説明できるか？
• RQ4 星形成領域におけるPMS連星成分が、標準的進化モデルの予測から明るさおよび効果的温度でどれほど逸脱しているのか？
• RQ5 全放射補正および消光推定の系統的誤差が、若い星団における推定される年齢分散にどのように影響を与えるか？

主な発見

• オリオン星雲星団やIC 348における、見かけの年齢分散は、観測的不確実性および降着や変動などの天体物理学的効果によって部分的に説明できる。
• 対流の磁気的抑制およびspots被覆は、低質量準主系列星を約10％まで膨張させ、結果として効果的温度が低くなり、標準的モデルを用いた場合に年齢が低く見積もられる。
• 磁気モデル（例：Jackson & Jeffries 2014; Somers & Pinsonneault 2015b）を適用すると、HR図に基づく年齢は2倍に上がり、リチウムの消失に基づく年齢とより良好に一致するようになる。
• 磁気的効果の組み込みにより、星団内の低質量星と高質量星の年齢の不一致が解消され、両者に広く一致するようになる。
• 若い星団における食連星系の分析から、標準的モデルは観測された半径および温度を正しく予測できず、PMS進化モデルに根本的な欠陥がある可能性が示唆される。
• HR図およびリチウムの消失パターンにおける観測された分散の大部分は、単に確率的年齢分散ではなく、回転、磁気活動、年齢分散の相関効果によるものである可能性が高い。