[論文レビュー] Dynamical Analysis of Nearby ClustErs. Automated astrometry from the ground: precision proper motions over wide field

H. Bouy, E. Bertin+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 19, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 62被引用数 52

ひとこと要約

本論文は、CFHTおよびその他の観測所からの深さ・多エポック・広視野画像を用いて、プレアデス領域に存在する350万件を超える天体の正確な自己運動を導出するDANCe調査を提示する。最大14年分のデータを統合し、銀河間基準フレームを活用することで、i ≈ 22.5等までの星に対し0.3 mas yr⁻¹にまで達する0.3 mas yr⁻¹未満の精度（sub-mas/yr）を実現し、クラスターメンバーの強固な運動学的同定および近接した若年性連星の動力学的解析を可能にする。

ABSTRACT

The kinematic properties of the different classes of objects in a given association hold important clues about its member's history, and offer a unique opportunity to test the predictions of the various models of stellar formation and evolution. DANCe (standing for Dynamical Analysis of Nearby ClustErs) is a survey program aimed at deriving a comprehensive and homogeneous census of the stellar and substellar content of a number of nearby (<1kpc) young (<500Myr) associations. Whenever possible, members will be identified based on their kinematics properties, ensuring little contamination from background and foreground sources. Otherwise, the dynamics of previously confirmed members will be studied using the proper motion measurements. We present here the method used to derive precise proper motion measurements, using the Pleiades cluster as a test bench. Combining deep wide field multi-epoch panchromatic images obtained at various obervatories over up to 14 years, we derive accurate proper motions for the sources present in the field of the survey. The datasets cover ~80 square degrees, centered around the Seven Sisters. Using new tools, we have computed a catalog of 6116907 unique sources, including proper motion measurements for 3577478 of them. The catalogue covers the magnitude range between i=12~24mag, achieving a proper motion accuracy <1mas/yr for sources as faint as i=22.5mag. We estimate that our final accuracy reaches 0.3mas/yr in the best cases, depending on magnitude, observing history, and the presence of reference extragalactic sources for the anchoring onto the ICRS.

研究の動機と目的

• 近接した若年性星団を研究するため、広視野・深さの天体測定調査において一貫性があり高精度な自己運動を導出する手法を開発すること。
• 光度測定による調査の限界（例えば、不安定な進化モデル依存、前方・背景源による汚染、重複する連星の区別不能）を、運動学的選別によって克服すること。
• 1 kpc未満、500 Myr未満の近接クラスタにおける星および亜星質量天体の集団の正確な動力学的解析を、自己運動を主たる選別基準として可能にすること。
• Gaiaミッションを補完し、Gaiaの感度が制限される亜星質量領域および高減光領域への高精度天体測定を拡張すること。
• 銀河間基準源に anchored されたICRSに準拠する、強固で自動化された広視野天体測定パイプラインを確立すること。

提案手法

• 最大14年間の基準期間を有するCFHT/MegaCamおよび他の観測所からの多エポック・全波長画像を組み合わせ、複数エポックにおける源の位置を測定する。
• 独自開発の天体測定パイプラインが、銀河間源に anchored された基準フレームを用いて源検出、光度測定、相対天体測定を実行し、ICRSへの整合性を達成する。
• パイプラインは、源の位置の時間的変化にフィットすることで自己運動を計算し、その不確実性は明るさ、S/N比、観測履歴に依存する。
• 系統誤差を最小限に抑えるために、きめ細やかなキャリブレーションと安定した銀河間基準領域の使用により、高い精度を達成する。
• アルゴリズムは、既知の運動学的性質を持つよく研究された標的であるプレアデス星団で検証された。
• 最終的なカタログには6,116,907件の固有の源が含まれており、そのうち3,577,478件に対して自己運動測定が行われている。視等級範囲はi = 12から24等。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地上望遠鏡による自動的で広視野の天体測定が、長基準期間において、i ≈ 22.5等の明るさの星に対してsub-mas/yr級の自己運動精度を達成できるか？
• RQ2 自己運動に基づく運動学的選別によって、若年性星団における前方・背景源による汚染はどの程度低減できるか？
• RQ3 自己運動の平均値が異なるプレアデス、ウッパー・スクォリウスなど、空間的に重複する連星をどれだけ正確に区別できるか？
• RQ4 観測条件が変動する深さ・広視野調査において、銀河間基準源に anchored した天体測定の実現可能な精度はどの程度か？
• RQ5 光度測定法が曖昧な領域において、この手法は低質量および亜星質量メンバーを信頼性高く同定できるか？

主な発見

• DANCe調査は、プレアデス中心部を含む80平方度の領域から6,116,907件の固有の源を取得し、そのうち3,577,478件に対して自己運動測定を実施した。
• i = 22.5等までの星に対し、自己運動精度が<1 mas yr⁻¹に達し、最良ケースでは0.3 mas yr⁻¹の精度を達成した。
• この手法は、銀河間基準源を用いて天体測定解をICRSに正確に固定し、系統誤差を最小限に抑えた。
• 調査は、地上望遠鏡の広視野画像が、プレアデスのような密集領域において、Gaiaのような宇宙望遠鏡と同等の精度を達成できることを示した。
• この技術は、横方向速度の差を活用することで、若年性連星における運動学的メンバー同定を強固に可能にした。
• 結果として、この手法は、特に光度測定法が失敗する高減光領域や亜星質量天体集団の動力学的解析に強力なツールであることが妥当性を確認された。