[論文レビュー] Mass determination for T Tauri stars from JHK Photometry

T. A. López-Chico, Luis Salas|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|Nov 22, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 39被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、分光法や動力学的データを必要とせずに、T Tauri星の質量を決定するための新規手法を提示する。赤外線過剰と減光を色-色空間内での線形独立なベクトルとして取り扱い、年齢が与えられた場合の質量推定に座標変換を適用する。14個のTaurus-Auriga領域の対象および複数系統について、動力学的質量と1.5σ以内の良好な一致を示した。

ABSTRACT

We present a method that uses disk models to determine stellar masses for Pre-Main sequence T Tauri stars from JHK photometry. We find that the infrared excess produced by the disk behaves in a similar way to the extinction vector when plotted on color-color and color-magnitude diagrams, but that it is linearly independent. Employing these vectors as a basis of a vector space we carry out a coordinate transformation that allows us to find the mass of a central star for a given age. To test this Principal Vectors (PV) method we compare the mass values (MPV) obtained for 14 T Tauri objects in the Taurus-Auriga region with mass values known by dynamical methods. Further on, we analyzed 4 systems with multiple components (GG Tau, FO Tau, FS Tau, and V733 Tau) and determined the mass for each component of the system. We analyzed the effect of using different evolutionary models and other parameter values.

研究の動機と目的

• 前主系列のT Tauri星の質量を、分光法や動力学的測定に依存せずに、JHK光度測定のみを用いて決定する手法を開発すること。
• 標準的な色に基づく温度および全光度推定を歪める、原始星周囲ディスクおよび銀河間減光の影響に対処すること。
• 赤外線過剰と減光ベクトルを、年齢が与えられた場合の質量推定に用いる座標変換の基底として使用可能かどうかを検証すること。
• Taurus-Auriga領域の14個のT Tauri星および4つの複数系統に対して、既知の動力学的質量と照合して手法の妥当性を検証すること。
• 進化モデル、距離、年齢、減光の変動に対するこの手法の感度を評価すること。

提案手法

• 本手法は、JHK色-色図内における2つの主要なベクトルを特定する。1つはディスク再放射による赤外線過剰ベクトルで、もう1つは減光赤化ベクトルであり、両者とも理論的ディスクおよび減光モデルから導出される。
• これらのベクトルは2次元ベクトル空間内での線形独立な基底ベクトルとして扱われ、観測されたJHK色から質量-年齢平面への座標変換が可能になる。
• 変換には主ベクトル（PV）が用いられ、観測色を特定の年齢における質量推定にマッピングする。本手法は、標的サンプルが共時的であると仮定している。
• 観測された色過剰に基づき座標系のシフトを施し、ディスクおよび減光寄与のベクトル和を用いて、星の固有の物理的性質を推定する。
• 質量は変換された座標を進化軌道（例：PS99、Baraffe et al.）と比較することで導出され、年齢および距離の不確実性に対するロバストネスが検証された。
• 複数系統に対しては、各星が個別のディスクおよび減光ベクトルを持つと仮定し、成分ごとに個別に適用することで、個々の質量推定が可能になった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 原始星周囲ディスクからの赤外線過剰と銀河間減光を、JHK色-色図内での独立なベクトルとしてモデル化できるか。これにより質量推定が可能になるか。
• RQ2 主ベクトル（PV）法が、T Tauri星の動力学的質量測定と比較して、どれほど正確に星の質量を回復できるか。
• RQ3 異なる進化モデル（例：PS99 対 S00）を用いる場合、PV法で導かれる質量にどのような影響があるか。
• RQ4 距離（±7%）および年齢（±22%）の不確実性が、PV法による質量推定にどのように影響するか。
• RQ5 GG Tau、FO Tau、FS Tau、V773 Tau のような複数星系において、PV法が個々の質量を信頼性高く決定できるか。

主な発見

• 共時的仮定のもとで、Taurus-Auriga領域の14体のT Tauri星のうち12体について、PV法は動力学的質量と1.5σ以内の一致を達成した。
• DF Tauでは、年齢の調整により動力学的質量との乖離が解消された。これは、本手法が年齢仮定に敏感であることを示しており、先行研究と整合的である。
• 4つの複数系統（GG Tau、FO Tau、FS Tau、V773 Tau）において、成分の質量は進化軌道質量と1.5σ未満の差で推定された。
• 距離±7%および年齢±22%の不確実性下で、$M_{PV}$は20%の変動を示した。これは、動力学的質量との残差誤差（20%）と同等であり、年齢および距離の分散が主な誤差要因であることを示唆している。
• PS99進化モデルは最良の一致（平均22%の偏差）を示したが、S00過剰モデルでは最大45%の偏差を示した。これは、モデル依存性が顕著であることを示している。
• 本手法は現在、0.1〜2.5 M⊙の星に限定されており、灰色減光を示す縁面視線の系では失敗するが、高減光により同定可能である。