[論文レビュー] Extended stellar systems in the solar neighborhood - II. Discovery of a nearby 120° stellar stream in Gaia DR2

Stefan Meingast, J. Alves+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 27被引用数 35

ひとこと要約

この論文は、約100 pcの距離で動的に冷たい大規模で同時代の星間ストリームの発見と特徴付けを報告する。Gaia DR2データで追跡され、天球投影は約120°、長さは400 pc。

ABSTRACT

We report the discovery of a large, dynamically cold, coeval stellar stream that is currently traversing the immediate solar neighborhood at a distance of only 100 pc. The structure was identified in a wavelet decomposition of the 3D velocity space of all stars within 300 pc to the Sun. Its members form a highly elongated structure with a length of at least 400 pc, while its vertical extent measures only about 50 pc. Stars in the stream are not isotropically distributed but instead form two parallel lanes with individual local overdensities, that may correspond to a remnant core of a tidally disrupted cluster or OB association. Its members follow a very well-defined main sequence in the observational Hertzsprung-Russel diagram and also show a remarkably low 3D velocity dispersion of only 1.3 km s$^{-1}$. These findings strongly suggest a common origin as a single coeval stellar population. An extrapolation of the present-day mass function indicates a total mass of at least 2000 M$_\odot$, making it larger than most currently known clusters or associations in the solar neighborhood. We estimated the stream's age to be around 1 Gyr based on a comparison with a set of isochrones and giant stars in our member selection and find a mean metallicity of $\left[ \mathrm{Fe/H} ight] = -0.04$. This structure may very well represent the Galactic disk counterpart to the prominent stellar streams observed in the Milky Way halo. As such, it constitutes a new valuable probe to constrain the Galaxy's mass distribution.

研究の動機と目的

• 既知のクラスターを超える太陽系近郊の動的に冷たい恒星構造を同定する。
• 新たに発見されたストリームの形態、力学的性質、および同時代性を特徴づける。
• 起源と銀河ディスクの質量探査としての可能性を評価するために、年齢・金属量・総質量を推定する。

提案手法

• 太陽から300 pc以内の星について、3D速度空間ヒストグラム(v_r, v_phi, v_z)を構築する。
• 約1.5 km/sスケールの過密領域を識別するためにウェーブレット分解を適用する。
• 速度ピークを抽出し、(r, phi, z, v_r, v_phi, v_z)上でDBSCANを用いた6次元クラスタリングを行う。
• 空間密度フィルタリングを課して最終的なストリームメンバーリストを導出し、HR図と等時曲線で整合性を検証する。
• 銀河平面を跨ぐ対称な位相空間サンプリングを用いて混入を推定する。
• LAMOSTとのクロスマッチにより金属量を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既知のクラスターを超えた太陽系近傍の動的に冷たい星間ストリームの存在と広がりはどこまでか。
• RQ2 新たに同定されたストリームの運動学的・構造的・星間集団特性（年齢、金属量、質量）は何か。
• RQ3 このディスク関連ストリームは銀河の質量分布理解にどう寄与するか。

主な発見

• 長さ約400 pc、縦方向の幅約50 pc、軸比8.4:2.7:1.0 の大規模で細長いストリームを同定した。
• 構造全体で3D速度分散が驚くほど低く1.3 km/sであることを測定。
• ストリームは銀河平面の約75–100 pc下に位置し、平面から離れる方向へ移動しているがハローへ逃さない。
• 観測HR図に明確な主系列が観測され、約1 Gyrの同時代集団を支持する。
• 現在の質量関数を推定した結果、最小総質量が ≳2000 Msun であり、近傍の大半のクラスター/連合体より大きい。
• LAMOSTとのクロスマッチによる平均金属量: [Fe/H] ≈ -0.04 ± 0.15。