[論文レビュー] Eclipsing binaries as standard candles: HD 23642 and the distance to the Pleiades

J. Southworth, P. F. L. Maxted+1 more|ArXiv.org|Sep 21, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 45被引用数 86

ひとこと要約

本論文は、干渉測定データからキャリブレーションされた表面輝度関係を用いた新しい経験的手法を提示し、プレアデスに位置する連星HD 23642への距離を139.1 ± 3.5 pcとして決定した。この結果はプレアデスの「長い」距離スケールを支持し、太陽系の金属量およびヘリウム含有量を確認したが、120 ± 3 pcのヒッパルコス視差距離とは矛盾する。

ABSTRACT

We present a reanalysis of the light curves of HD 23642, a detached eclipsing binary star in the Pleiades open cluster, with emphasis on a detailed error analysis. We compare the masses and radii of the two stars to predictions of stellar evolutionary models and find that the metal and helium abundances of the Pleiades are approximately solar. We present a new method for finding distances to eclipsing binaries, of spectral types A to M, using the empirical calibrations of effective temperature versus surface brightness given by Kervella et al. (2004). We use the calibration for K-filter surface brightness to determine a distance of 139.1 +/- 3.5 pc to HD 23642 and the Pleiades. This distance is in excellent agreement with distances found from the use of theoretical and empirical bolometric corrections. We show that the determination of distance, both from the use of surface brightness relations and from the use of bolometric corrections, is more accurate and precise at infrared wavelengths than at optical wavelengths. The distance to HD 23642 is consistent with that derived from photometric methods and Hubble Space Telecscope parallaxes, but is inconsistent with the distance measured using Hipparcos parallaxes of HD 23642 and of other Pleiades stars.

研究の動機と目的

• プレアデス星団への「長い」(132 ± 3 pc) と「短い」(120 ± 3 pc) 距離スケールの間の矛盾を解消すること。
• HD 23642およびプレアデスへのヒッパルコス視差距離が、経験的および理論的距離指標と整合するかを検証すること。
• 表面輝度–効果的温度キャリブレーションを用いた、分離連星への距離を測定する新しいほぼ経験的手法の開発および検証すること。
• 光学的波長と赤外波長での距離測定の精度と信頼性を評価すること。
• 観測された星の半径と理論的星の進化モデルを比較することで、プレアデスの金属量およびヘリウム含有量を特定すること。

提案手法

• Kバンド光度測定のための干渉測定による表面輝度–効果的温度キャリブレーション（Kervella et al. 2004）を用い、星の表面輝度を決定した。
• Kバンド光度測定の表面輝度–温度関係を、2MASS調査から得たHD 23642のKバンド光度測定に適用し、ボリオメトリック補正に依存せずに距離を独立に導出した。
• 分光的軌道解と光曲線モデリングを組み合わせ、連星成分の正確な質量と半径を決定した。
• HD 23642の観測半径を理論的星の進化モデルと比較し、金属量およびヘリウム含有量を推定した。
• VバンドおよびKバンドでの経験的および理論的ボリオメトリック補正を用いて距離の精度を評価し、表面輝度関係からの結果と比較した。
• 星間減光および金属量の不確実性が光学的波長と赤外波長での距離不確実性に与える影響を評価し、赤外波長がより高い精度を示す傾向にあることを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 表面輝度–効果的温度関係は、分離連星への信頼性の高い経験的距離測定を可能にするか？
• RQ2 表面輝度関係から導かれたHD 23642への距離は、既知のプレアデスの「長い」距離スケールと整合的か？
• RQ3 HD 23642への導出距離は、120 ± 3 pcのヒッパルコス視差距離を支持するか、あるいは矛盾するか？
• RQ4 星間減光および金属量の不確実性が、光学的波長と赤外波長での距離精度にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 観測されたHD 23642の星の半径と理論的モデルを比較することで、プレアデスの金属量およびヘリウム含有量はどのように推定されるか？

主な発見

• Kバンド光度測定を用いた表面輝度法により、HD 23642への距離は139.1 ± 3.5 pcと算出され、プレアデスの「長い」距離スケールと整合的である。
• この距離は、理論的Kバンドボリオメトリック補正（138.8 ± 3.3 pc）および他の経験的手法から得られた距離と良好に一致する。
• 赤外（Kバンド）表面輝度関係を用いた距離測定は、光学的手法よりも精度が高く、星間減光および金属量の影響に敏感ではない。
• HD 23642の成分の観測半径は、太陽系の金属量およびヘリウム含有量を持つ星の進化モデルと最もよく一致し、金属量が低いことが距離の不一致の原因である可能性を除外した。
• 表面輝度法から導かれた距離は、120 ± 3 pcのヒッパルコス視差距離とは整合せず、プレアデスのヒッパルコスデータに潜在的な問題がある可能性を示唆した。
• この手法は理論的ボリオメトリック補正への依存を最小限に抑え、A型からM型の分離連星への距離測定において、より高い正確性を実現するほぼ完全に経験的なルートを提供した。