[論文レビュー] Messier 35 (NGC2168) DANCe I. Membership, proper motions and multi-wavelength photometry

H. Bouy, E. Bertin+8 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Jan 19, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、18年間にわたる地上望遠鏡による複数エポックの光学および近赤外画像を用いて、メシエ35（NGC 2168）の包括的な会員分析を実施し、338,892個の天体についての固有運動と光度を導出しました。4,349個の候補会員（50％以上の会員確率を有する）を同定し、この若いオープン集団におけるケプラーK2光度曲線の解釈に不可欠な定量的カタログを提供しています。

ABSTRACT

We aim at identifying the cluster's members by deriving membership probabilities for the sources within 1 degree of the cluster's center, going further away than equivalent previous studies. We measure accurate proper motions and multi-wavelength (optical and near-infrared) photometry using ground based archival images of the cluster. We use these measurements to compute membership probabilities. The list of candidate members from Barrado+2001 is used as training set to identify the cluster's locus in a multi-dimensional space made of proper motions, luminosities and colors. The final catalog includes 338892 sources with multi-wavelength photometry. Approximately half (194452) were detected at more than two epochs and we measured their proper motion and used it to derive membership probability. A total of 4349 candidate members with membership probabilities greater than 50% are found in this sample in the luminosity range between 10 and 22mag. The slow proper motion of the cluster and the overlap of its sequence with the field and background sequences in almost all color-magnitude and color-color diagrams complicate the analysis and the contamination level is expected to be significant. Our study nevertheless provides a coherent and quantitative membership analysis of Messier 35 based on a large fraction of the best ground-based data sets obtained over the past 18 years. As such, it represents a valuable input for follow-up studies using in particular the Kepler K2 photometric time series.

研究の動機と目的

• 光学および近赤外の多波長光度と固有運動を組み合わせた多次元的手法を用いて、メシエ35の集団会員を同定すること。
• より広い視野（1°半径）とより包括的なデータセットを用いることで、先行研究を改善すること。
• 会員確率が50％以上の4,349名の候補会員を含む、定量的かつ確率論的な会員カタログを提供し、高精度な星の進化研究を支援すること。
• 色-等級図および色-色図における集団と場の星の重複するシーケンスによる混入の問題に対処すること。
• ケプラーK2の高精度光度時系列データの分析に、強固でデータ駆動型の入力を提供すること。

提案手法

• カナダ・フランス・ハイ太陽望遠鏡（CFHT）、アイザック・ニュートン望遠鏡、UKIRT、昴望遠鏡など、複数の観測所のアーカイブ光学および近赤外画像を取得。18年間にわたるデータを含む。
• 338,892個の天体について多波長光度測定を実施。光学では約21–22等級、近赤外では約19等級の深さに達した。
• 2回以上のエポックで検出された194,452個の天体について、アストロメトリックな還元手法を用いて固有運動を測定。
• バラド・イ・ナヴァスケスら（2001）のトレーニングセットを用いて、固有運動、色、明るさの多次元空間における集団のローカスを定義し、会員確率をキャリブレーション。
• 統計的クラスタリングに基づき、多次元エポックアストロメトリックおよび光度空間におけるクラスタ会員と場および背景の混入星を区別する確率論的会員分類器を適用。
• 先行研究の推定値と照合し、小さな領域における既存の会員集計と整合性を確認。重複するシーケンスによる著しい混入にもかかわらず、結果の整合性を裏付けた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 地上ベースの複数エポックデータを用いた場合、メシエ35の最も正確で包括的な会員カタログは何か？
• RQ2 固有運動と多波長光度は、M35における集団会員と場および背景星の分離をどの程度向上させるか？
• RQ3 集団と場の星のシーケンスが重複するため、色-等級図および色-色図における混入の程度はどの程度か？
• RQ4 導出された会員確率は、先行研究と比較して、完全性および信頼性の観点でどの程度か？
• RQ5 このカタログは、星の回転および進化研究のための高精度ケプラーK2光度時系列データの分析をどの程度支援できるか？

主な発見

• 338,892個の天体について多波長光度を含むカタログを生成。そのうち194,452個の天体について固有運動を測定。
• 会員確率が50％以上の候補会員として合計4,349名を同定。明るさの範囲は10等級から22等級まで分布。
• その中で、確率が75％以上の会員は1,726名、95％以上の会員は305名にのぼり、高信頼度の集団会員を示している。
• 分析により、集団、場、背景のシーケンスの重複による色-等級図および色-色図における顕著な混入が確認された。
• 混入が著しいにもかかわらず、これまでで最も広範な地上ベースのM35データセットに基づき、一貫性があり定量的で大規模な会員分析を実現。
• 得られたカタログは、M35におけるケプラーK2ミッションの高精度光度時系列データの解釈に不可欠なリソースである。