[論文レビュー] IPHAS and the symbiotic stars. I. Selection method and first discoveries

R. L. M. Corradi, E. R. Rodríguez–Flores+8 more|ArXiv.org|Dec 14, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用数 58

ひとこと要約

本論文は、IPHASと2MASSの近赤外色を組み合わせた画素的選別法を提案し、天の川の北半球銀河平面に系外連星候補を特定する。4,338個のHα線源から1,183個の候補を特定し、3つの新規系外連星の分光的確認により、本手法の有効性が裏付けられた。

ABSTRACT

The study of symbiotic stars is essential to understand important aspects of stellar evolution in interacting binaries. Their observed population in the Galaxy is however poorly known, and is one to three orders of magnitudes smaller than the predicted population size. IPHAS, the INT Photometric Halpha survey of the Northern Galactic plane, gives us the opportunity to make a systematic, complete search for symbiotic stars in a magnitude-limited volume, and discover a significant number of new systems. A method of selecting candidate symbiotic stars by combining IPHAS and near-IR (2MASS) colours is presented. It allows us to distinguish symbiotic binaries from normal stars and most of the other types of Halpha emission line stars in the Galaxy. The only exception are T Tauri stars, which can however be recognized because of their concentration in star forming regions. Using these selection criteria, we discuss the classification of a list of 4338 IPHAS stars with Halpha in emission. 1500 to 2000 of them are likely to be Be stars. Among the remaining objects, 1183 fulfill our photometric constraints to be considered candidate symbiotic stars. The spectroscopic confirmation of three of these objects, which are the first new symbiotic stars discovered by IPHAS, proves the potential of the survey and selection method.

研究の動機と目的

• 天の川における系外連星の予測数と観測数の顕著な不一致を解消すること。これは、系統的な調査が不足しているため、依然として制約が難しい。
• 特にT Tauri星と区別するための画素的色基準を用いた、系外連星と他のHα線源の区別を克服すること。
• IPHASの深さと広域性に裏打ちされたHα画素的測定と、2MASSの近赤外データを組み合わせ、恒星の明るさ限界に依存する系統的探索を可能にすること。
• S型（恒星的）およびD型（ほこりを含む）の系外連星を、通常の星や他の発光線を示す星の集団から分離する、堅牢な選別基準を開発すること。
• 候補システムの分光的追跡観測を開始し、銀河内における系外連星の実数を改善すること。

提案手法

• IPHASのg, r, iおよびHαのマグニチュードと、2MASSのJ, H, Ksのマグニチュードを用いた色-色図分析を実施し、他のHα線源から系外連星を区別する。
• 系外連星が色-色図の特徴的な位置を示すことに基づき、(r-i) 対 (H-K) および (g-r) 対 (J-H) の色-色図における画素的選別基準を定義し、通常の星やBe星から分離する。
• 空間的クラスタリングを示す「クラスタリングパラメータ」（4つの近隣Hα線源までの平均距離）を用い、孤立した系外連星と空間的に集まっているT Tauri星を区別する。
• Withamら（2008年）の4,338個のHα線源リストに本手法を適用し、Be星（1,500～2,000候補）を除外した結果、1,183個を系外連星候補として保持した。
• 空間的孤立性と一貫した近赤外過剰を示す候補を優先し、T Tauri星による汚染を最小限に抑える。
• 候補の一部に対して分光的追跡観測を実施し、低温の巨星からの吸収ラインと高励起状態の発光線の両方の検出により、系外連星の性質を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IPHASと2MASSの光学的および近赤外画素的測定を組み合わせることで、天の川平面における他のHα線源から系外連星候補を効果的に分離できるか？
• RQ2 T Tauri星はどれほど候補の系外連星サンプルを汚染しているか。空間的クラスタリングを用いてそれらを分離できるか？
• RQ3 色-色選別法は、S型（恒星的）とD型（ほこりを含む）の系外連星をどれほど効果的に区別できるか？
• RQ4 本手法により、新規の系外連星発見の見返りはどの程度で、分光的確認によりその信頼性が裏付けられるか？
• RQ5 本手法により、銀河内の明るさ限界付き体積において、系外連星の統計的完全な実数が可能になるか？

主な発見

• 本手法により、4,338個のHα線源から1,183個の系外連星候補を効果的に分離した。そのうち817個はS型、366個はD型と、画素的基準に基づき分類された。
• 分光的追跡観測により、3つの新規系外連星（IPHAS Sy 1, Sy 2, Sy 3）が確認され、画素的選別手法の有効性が裏付けられた。
• 確認されたシステムは、系外連星の特徴的なスペクトル的特徴を示した：赤色巨星からの吸収ラインと、高レベルに励起された種の発光線。
• T Tauri星が主な汚染源であり、色-色図でS型系外連星と重複するが、空間的クラスタリングとスペクトルの形状から区別可能である。
• IPHAS Sy 3の推定半径（約30 R☉）と距離（約1 kpc）は、主系列前星のものとは一致しないが、赤色巨星のものと一致し、系外連星としての分類を支持する。
• クラスタリングパラメータは、T Tauri星が特徴とする集団と孤立した系外連星を効果的に分離でき、候補サンプルの純度を向上させた。