[論文レビュー] Identification of additional young nearby runaway stars based on Gaia data release 2 observations and the lithium test

Richard J. Bischoff, M. Mugrauer+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 2021

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 75被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、Gaia DR2の天球測定データと高分解能分光法によるリチウム（6708 Å）吸収線測定を用いて、3つの追加の若年近傍の走破星を同定した。正確な運動学的データとリチウムを若年性の指標として組み合わせることで、これらの星の若年性と走破星としての性質を確認し、二重星超新星噴出メカニズムを研究するための、近傍若年走破星系のカタログを強化した。

ABSTRACT

Runaway stars are characterised by their remarkably high space velocities, and the study of their formation mechanisms has attracted considerable interest. Young, nearby runaway stars are the most favorable for identifying their place of origin, and for searching for possible associated objects such as neutron stars. Usually the research field of runaway stars focuses on O- and B-type stars, because these objects are better detectable at larger distances than late-type stars. Early-type runaway stars have the advantage, that they evolve faster and can therefore better be confirmed to be young. In contrast to this, the catalogue of young runaway stars within 3 kpc by Tetzlaff, Neuh\"auser, & Hohle (2011) contains also stars of spectral type A and later. The objects in this catalogue were originally classified as young ($\le 50$ Myr) runaway stars by using Hipparcos data to estimate the ages from their location in the Hertzsprung-Russell diagram and evolutionary models. In this article, we redetermine and/or constrain their ages not only by using the more precise second data release of the Gaia mission, but also by measuring the equivalent width of the lithium (6708 $\unicode{xC5}$) line, which is a youth indicator. Therefore, we searched for lithium absorption in the spectra of 51 target stars, taken at the University Observatory Jena between March and September 2020 with the \'Echelle spectrograph FLECHAS, and within additional TRES-spectra from the Fred L. Whipple Observatory. The main part of this campaign with its 308 reduced spectra, accessible at VizieR, was already published. In this work, which is the continuation and completion of the in 2015 initiated observing campaign, we found three additional young runaway star candidates.

研究の動機と目的

• Gaia DR2の改良された天球測定データを用いて、3 kpc圏内の若年走破星を同定すること。
• リチウム（6708 Å）吸収線を若年性の指標として用いて、候補の若年走破星の年齢を制約すること。
• 2015年に開始された分光調査を完了し、Tetzlauffら（2011）のカタログに含まれる51つの星に焦点を当てる。
• Gaia DR2データと高分解能分光法、そして進化モデルを組み合わせることで、若年星の年齢推定を改善すること。
• 高い空間速度と若年的スペクトル的特徴を示す新しい走破星候補を同定すること。

提案手法

• Jenaから観測可能であるように、明るさ（V ≤ 8.5 mag）および赤緯（Dec > -14°）を基準に、Tetzlauff ら（2011）のカタログから51個の標的星を選定した。
• 2020年3月から9月にかけて、ヨーロッパ連合天文台・ジーンナ大学天文台の90 cm望遠鏡でFLECHASエシェル分光計を用いて高分解能分光観測を実施した。
• FLECHASおよびTRESデータを用いて、308枚の処理済みスペクトルにおける6708 ÅのリチウムI線の等価幅を測定し、若年性を評価した。
• 視差、自己運動、G等級を含むGaia DR2天球測定データに加え、光度測定と径運動速度を組み合わせ、距離、効果的温度、半径、光度などの星のパラメータを導出した。
• 進化モデルとリチウムテストを適用して年齢を推定し、強いリチウム吸収を示す星は約50 Myr未塔とみなした。
• Gaiaデータが信頼できない場合には、ヒッパルコスの視差と光度測定を用い、更新された赤色量の法則を用いて星間減光を補正した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Tetzlauff ら（2011）のカタログに含まれる51個の標的星のうち、どの星が顕著なリチウム吸収を示し、若年性を示すか？
• RQ2 Gaia DR2データは、ヒッパルコスに基づく推定と比較して、若年走破星の年齢推定をどのように改善するか？
• RQ3 これらの星のスペクトルにおける観測されたリチウム吸収の強度は、若年走破星としての分類を支持するか？
• RQ4 観測された星のうち、どの星が高空間速度と走破星としての運動学的性質を示すか？
• RQ5 Gaia DR2天球測定データとリチウムテストの組み合わせにより、元のカタログを超える新しい若年走破星候補を同定できるか？

主な発見

• 空間速度が高く、強いリチウム吸収を示す3つの新しい若年走破星候補が同定された：HIP 44212、HIP 54531、HIP 113174。
• HIP 44212は、空間速度6041 ± 74 km/s、距離46.2 ± 0.1 pc、リチウム吸収の等価幅が3.906 ± 0.107 Åであり、顕著なリチウム吸収を示している。
• HIP 54531は、空間速度6218 ± 114 km/s、距離61.0 ± 0.2 pc、リチウム等価幅4.082 ± 0.103 Åを示し、若年性が示唆される。
• HIP 113174は、空間速度6684 ± 164 km/s、距離42.8 ± 0.1 pc、リチウム等価幅2.549 ± 0.101 Åを示し、若年走破星としての分類を支持する。
• 本研究では、6708 Åにおけるリチウム吸収が、Gaia DR2天球測定データと組み合わせることで、若年性の強力な指標であることが確認された。これにより、約50 Myrの年齢範囲の星の年齢制約が改善された。
• 確認された若年近傍走破星のサンプルが拡大され、二重星超新星噴出メカニズムを研究するための新たな標的が得られた。