[論文レビュー] Automated search for galactic star clusters in large multiband surveys: I. Discovery of 15 new open clusters in the Galactic anticenter region

S. E. Koposov, E. V. Glushkova+1 more|ArXiv.org|Sep 10, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 24被引用数 50

ひとこと要約

本稿では、カラーマグニチュード図における等時曲線フィッティングと畳み込みベースの密度ピーク検出を用いて、大規模なマルチバンド調査において開放星団を自動で検出する手法を提示する。天の反対方向の銀河平面領域における2MASSデータに適用した結果、15個の新しい開放星団が発見され、そのうち12個の物理的パラメータが一貫して決定された。これにより、この領域におけるよく特徴付けられた星団のサンプルが顕著に拡大された。

ABSTRACT

Aims: According to some estimations, there are as many as 100000 open clusters in the Galaxy, but less than 2000 of them have been discovered, measured, and cataloged. We plan to undertake data mining of multiwavelength surveys to find new star clusters. Methods: We have developed a new method to search automatically for star clusters in very large stellar catalogs, which is based on convolution with density functions. We have applied this method to a subset of the Two Micron All Sky Survey catalog toward the Galactic anticenter. We also developed a method to verify whether detected stellar groups are real star clusters, which tests whether the stars that form the spatial density peak also fall onto a single isochrone in the color-magnitude diagram. By fitting an isochrone to the data, we estimate at the same time the main physical parameters of a cluster: age, distance, color excess. Results: For the present paper, we carried out a detailed analysis of 88 overdensity peaks detected in a field of $16 imes16$ degrees near the Galactic anticenter. From this analysis, 15 overdensities were confirmed to be new open clusters and the physical and structural parameters were determined for 12 of them; 10 of them were previously suspected to be open clusters by Kronberger (2006) and Froebrich (2007). The properties were also determined for 13 yet-unstudied known open clusters, thus almost tripling the sample of open clusters with studied parameters in the anticenter. The parameters determined with this method showed a good agreement with published data for a set of well-known clusters.

研究の動機と目的

• 現在のカタログにおいて、推定される10万個の星団のうち約20％しか同定されていないという顕著な不足を是正すること。
• チリによる遮蔽が著しい銀河平面領域における星団検出の課題を克服し、従来の手法が失敗する領域でも検出を可能とすること。
• 大規模な光度測定調査を用いて、開放星団の同定と特徴付けを一貫した自動手法で行うことを目的とすること。
• 既知および新しい星団の物理的パラメータ（年齢、距離、色超過）の均一性と信頼性を、天の反対方向領域で向上させること。

提案手法

• ガウスカーネルをさまざまな幅で用いて星の数を畳み込むことで、空間的過密部を検出する畳み込みベースのアルゴリズムを用い、潜在的な星団中心を同定する。
• 複数スケールのアプローチを採用し、凝縮的から拡散的までのさまざまな物理的サイズの星団を検出可能とする。
• 候補星団は、(J, J−H)および(Ks, J−Ks)バンドを用いたカラーマグニチュード図（CMD）において、メンバー星が1本の等時曲線に沿っているかどうかをテストすることで検証する。
• 等時曲線フィッティングにより、一貫した光度データを用いて、年齢、距離、色超過（E(B−V)）、星団半径を同時に導出する。
• メンバー関係および構造的性質のさらなる確認には、ヘス図と半径密度プロファイルを用いる。
• 分野内に既知の星団はすべて、同じ自動パイプラインを再適用して、得られたパラメータの一貫性を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マルチバンド光度測定を用いて、天の反対方向の高吸収領域における開放星団を、自動的かつ畳み込みベースの手法で信頼性高く検出できるか。
• RQ2 カラーマグニチュード図における等時曲線フィッティングは、検出された過密部が物理的に一貫した星団であることをどの程度確認できるか。
• RQ3 2MASSデータを用いて、天の反対方向の16×16度の領域で、何個の新しい開放星団を発見し、特徴付けられるか。
• RQ4 新たに発見された星団の物理的パラメータ（年齢、距離、E(B−V)）は、既存のカタログ値と比較してどの程度一致するか。
• RQ5 一貫した自動手法を適用することで、過去の不均一な研究と比較して、星団パラメータ推定の均一性と信頼性はどの程度向上するか。

主な発見

• 16×16度の天の反対方向領域において、空間的過密部ピークを88個検出し、そのうち15個が新しい開放星団として確認された。
• 発見された15個の星団のうち12個で、等時曲線フィッティングにより年齢、距離、色超過の物理的パラメータが正常に決定された。
• 分野内では以前に研究されていなかった13個の既知星団が再分析され、その物理的パラメータが改善されたり新たに導出されたりした。これにより、この地域におけるよく特徴付けられた星団の数は3倍に増加した。
• 11個のよく知られた星団について、発表済みのデータと良好な一致（距離で200–500 pc以内、E(B−V)で0.10 mag以内、log(age)で0.05 dex以内）を達成した。
• Dias et al. (2002)カタログに記載された物理的パラメータが信頼的に決定された星団の数を、11個から35個に増やした。一貫した再分析の価値を示している。
• 発見された15個の星団のうち10個は、Kronberger (2006) や Froebrich (2007) によって以前に候補として示唆されていたものであり、本手法の感度と一貫性を裏付けた。