[論文レビュー] Global survey of star clusters in the Milky Way II. The catalogue of basic parameters

N. V. Kharchenko, А. Э. Пискунов+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 21被引用数 310

ひとこと要約

本論文は、PPMXLおよび2MASSの均一な赤外アストロメトリックおよび近赤外光度データを用いて、銀河系の3,006個の星団を網羅的かつ均一に調査した、ミルキーウェイ・スターモールス（MWSC）カタログを提示する。1,500個の星団について、位置、運動量、距離、年齢、赤方偏移、潮汐半径といった正確で一貫性のあるパラメータが得られ、これらは初めて決定されたものである。太陽からの距離が1.8 kpcまでのカバー範囲はほぼ完全であり、1 kpc圏内の最も古い散開星団については、入力リストの不完全さのためカバー範囲が限られる。

ABSTRACT

Although they are the main constituents of the Galactic disk population, for half of the open clusters in the Milky Way reported in the literature nothing is known except the raw position and an approximate size. The main goal of this study is to determine a full set of uniform spatial, structural, kinematic, and astrophysical parameters for as many known open clusters as possible. On the basis of stellar data from PPMXL and 2MASS, we used a dedicated data-processing pipeline to determine kinematic and photometric membership probabilities for stars in a cluster region. For an input list of 3784 targets from the literature, we confirm that 3006 are real objects, the vast majority of them are open clusters, but associations and globular clusters are also present. For each confirmed object we determined the exact position of the cluster centre, the apparent size, proper motion, distance, colour excess, and age. For about 1500 clusters, these basic astrophysical parameters have been determined for the first time. For the bulk of the clusters we also derived the tidal radius. We estimated additionally average radial velocities for more than 30% of the confirmed clusters. The present sample (called MWSC) reaches both the central parts of the Milky Way and its outer regions. It is almost complete up to 1.8 kpc from the Sun and also covers neighbouring spiral arms. However, for a small subset of the oldest open clusters ($\log t \gtrsim 9$) we found some evidence of incompleteness within about 1 kpc from the Sun.

研究の動機と目的

• 銀河系星団の完全で均一かつバイアスのないサンプルを構築し、信頼性の高い天体物理学的パラメータを付与すること。
• 既存の知られている散開星団の半数が、正確な位置とサイズ以外にほとんど知られていないという、信頼性の高い均一なデータの不足を是正すること。
• 銀河系の円盤部、特に中心領域および外縁スパイラルアーム部における星団パラメータの完全性と正確性を向上させること。
• 文献ベースの入力リストにおける不完全性、特に太陽に近い最も古い散開星団に関して、その不完全性を特定および定量化すること。
• 一貫性のある全天カタログとしての星団パラメータの提供を通じて、将来的な星団形成・進化および銀河系構造に関する研究の基盤を提供すること。

提案手法

• 本研究は、PPMXLおよび2MASS全天カタログからの星のデータに、均一なデータ処理パイプラインを適用し、アストロメトリクスと近赤外光度を統合する。
• 星団領域内の星について、運動学的および光度的メンバー確率を計算し、星団メンバーと場所星を区別する。
• すべての対象に対して一貫した手法を用いて、星団中心位置、見かけの半径、運動量、距離、色過剰、年齢を導出する。
• 得られた星団パラメータと星の密度プロファイルを用いて、98％の確認済み星団について潮汐半径を推定する。
• 文献の測定値と星団メンバー情報の組み合わせにより、確認済み星団の30％について径速度を推定する。
• 文献から得た3,784個の名前付き星団の入力リストをデータと照合し、3,006個の確認済み実体を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河系に実際に存在する星団の真の数は何か？ そして、文献に記載されていない星団はどれくらい存在するのか？
• RQ2 太陽近傍の散開星団サンプルは、特に最も古い星団に関してどれほど完全なのか？
• RQ3 名前付き星団の入力リストが、特に古い散開星団に関して、どの程度の系統的不完全性を引き起こしているのか？
• RQ4 PPMXLおよび2MASSデータを用いて、均一かつ全天にわたるパイプラインが、星団の天体物理学的パラメータを信頼性高く導出できるか？
• RQ5 異なる年齢における散開星団と球状星団の空間的および運動的分布は、どのように関連しているか？

主な発見

• MWSCカタログには3,006個の確認済み星団が含まれており、入力リストの3,784個の名前付き星団のうち79％が実在の物体であることが判明した。
• 約1,500個の星団（確認済みサンプルの約50％）について、距離、年齢、赤方偏移といった基本的な天体物理学的パラメータが、初めて導出された。
• 本調査は、太陽からの距離が1.8 kpcまでのカバー範囲がほぼ完全であり、銀河系の円盤部では1.8 kpcまでがカバー範囲の上限となっている。
• 太陽に近い最も古い散開星団（log t ≥ 9）については、不完全性の証拠が得られ、入力リストに40個の星団が欠落していると推定された。
• 確認済み星団の98％について潮汐半径が決定され、文献データを用いてサンプルの30％について平均径速度が推定された。
• 銀河系Z軸に沿った星団の分布は、約6 Gyrの時点で古い散開星団から若い球状星団への滑らかな移行を示しており、年齢がより古い球状星団では垂直分散が増加している。