[論文レビュー] Global survey of star clusters in the Milky Way III. 139 new open clusters at high Galactic latitudes

S. Schmeja, N. V. Kharchenko+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 23被引用数 33

ひとこと要約

本研究では、2MASS点源カタログを用い、星数アルゴリズムを適用して高銀緯度（|b| > 20°）の139個の新しい散開星団を同定した。色magフィルタを用いて星団の過剰密度を強調することで、場の星の混入を低減した。主な結果として、既知の高銀緯度散開星団の数が150%増加したが、依然として古く近くの星団（t > 1 Gyr、d < 1 kpc）の欠落が見られ、これは散らかった、大角度サイズの星団に対する検出バイアスによる可能性が高い。

ABSTRACT

An earlier analysis of the Milky Way Star Cluster (MWSC) catalogue revealed an apparent lack of old (&gt; 1 Gyr) open clusters in the solar neighbourhood (&lt; 1 kpc). To fill this gap we undertook a search for hitherto unknown star clusters, assuming that the missing old clusters reside at high Galactic latitudes |b|&gt; 20°. We were looking for stellar density enhancements using a star count algorithm on the 2MASS point source catalogue. To increase the contrast between potential clusters and the field, we applied filters in colour-magnitude space according to typical colour-magnitude diagrams of nearby old open clusters. The subsequent comparison with lists of known objects allowed us to select thus far unknown cluster candidates. For verification they were processed with the standard pipeline used within the MWSC survey for computing cluster membership probabilities and for determining structural, kinematic, and astrophysical parameters. In total we discovered 782 density enhancements, 522 of which were classified as real objects. Among them 139 are new open clusters with ages 8.3 &lt; log (t [yr]) &lt; 9.7, distances d &lt; 3 kpc, and distances from the Galactic plane 0.3 &lt; Z &lt; 1 kpc. This new sample has increased the total number of known high latitude open clusters by about 150%. Nevertheless, we still observe a lack of older nearby clusters up to 1 kpc from the Sun. This volume is expected to still contain about 60 unknown clusters that probably escaped our detection algorithm, which fails to detect sparse overdensities with large angular size.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍（d ≤ 1 kpc）における高銀緯度（|b| > 20°）で観測された古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団の欠落を解明すること。
• 従来の調査が感度が低い高銀緯度（|b| > 20°）に、未発見の古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団が存在するかどうかを調査すること。
• MWSC調査を |b| ≤ 20° から超えて拡張し、高銀緯度領域の完全性を向上させること。
• 散らかっており、大角度サイズの星団に対する検出バイアスが、近傍の古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団の継続的欠落を説明する程度を定量化すること。
• 太陽系近傍領域（d < 1 kpc）にまだ検出されていない古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団の数を推定すること。

提案手法

• 2MASS点源カタログを用い、|b| > 20° の領域で全天空にわたり星の密度増加を同定する星数アルゴリズムを適用した。
• 典型的な近傍の古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団の等時曲線（log t ∈ [8.3, 9.7], d ≈ 1 kpc）に基づく9つの重複する色magフィルタを用い、場の星の混入を低減した。
• (J−H, H) および (H−Ks, Ks) 色mag空間でデータをフィルタリングし、星団信号を強調するとともに、場の星の背景を最小限に抑えた。
• 既知の対象リスト（MWSC入力リスト、SIMBAD、Abell銀河団）と照合し、非星団対象を除外した。
• 残りの399件の候補者を標準MWSCパイプラインで処理し、所属確率、構造的・運動的・天体物理学的パラメータを算出した。
• 検出効率を、過去の調査（例：Froebrich et al. 2007）と比較することで評価し、フィルタ選択および星団形状の検出への影響を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高銀緯度（|b| > 20°）に、古く（log t ≥ 9.0）で従来の調査で見逃された散開星団が存在するか？
• RQ2 特に散らかっており、大角度サイズの星団に対する検出バイアスが、近傍の古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団の欠落を説明する程度はどの程度か？
• RQ3 2MASSデータに色magフィルタを適用することで、高銀緯度に新たに発見可能な散開星団はどれくらいか？
• RQ4 太陽系近傍（d < 1 kpc）における高銀緯度領域で、MWSC調査の検出完全性はどの程度か？
• RQ5 新たに発見された星団の構造的および運動的性質は、既知の高銀緯度星団とどのように異なるか？

主な発見

• 高銀緯度（|b| > 20°）に合計139個の新しい散開星団が確認された。年齢は8.3 < log t < 9.7（200 Myr から 5 Gyr）、距離は d < 3 kpc、銀河平面からの垂直距離は 0.3 < Z < 1 kpc であった。
• 新規発見により、既知の高銀緯度散開星団の数は約150%増加し、このような星団の在籍調査が著しく改善された。
• 新規発見にもかかわらず、太陽から1 kpc以内の領域で古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団の著しい欠落が依然として見られ、特に d < 1 kpc かつ |b| > 20° の領域で顕著であった。
• 本研究では、太陽系近傍で約60個の追加の古く（t ≥ 1 Gyr）散開星団が検出されていない可能性が推定された。これは、散らかっており、大角度サイズの過剰密度を検出アルゴリズムが特定できないためである。
• 明確な巨星分岐を示さない星団では検出効率が低下し、等時曲線に基づくフィルタはこのような特徴を活用することで利点を持つ。
• 光学調査（例：COCD）と比較すると、NIRベースの探索（本研究）はより遠方の星団（d > 1 kpc）を検出できるが、光学調査はより多くの近傍星団を発見できる。これは相補的な検出バイアスを示している。