[論文レビュー] Observational templates of star cluster disruption. The stellar group NGC 1901 in front of the Large Magellanic Cloud

G. Carraro, R. de la Fuente Marcos+5 more|ArXiv.org|Jan 26, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 35被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、NGC 1901を開放集団の破片としての原型とし、その photometry、固有運動、分光観測を分析してその進化状態を特定する。この集団は400 ± 100 Myrの年齢にあり、太陽からの距離は400 ± 50 pcに位置し、高比率の連星系（≥62%）と低質量星の著しい枯渇を示しており、500–750個の星から成る前身系が動的崩壊を経験したN体シミュレーションの予測と整合的である。

ABSTRACT

Observations indicate that present-day star formation in the Milky Way disk takes place in stellar ensembles or clusters rather than in isolation. Bound, long lived stellar groups are known as open clusters. They gradually lose stars and in their final evolutionary stages they are severely disrupted leaving an open cluster remnant made of a few stars. In this paper, we study in detail the stellar content and kinematics of the poorly populated star cluster NGC1901. This object appears projected against the Large Magellanic Cloud. The aim of the present work is to derive the current evolutionary status, binary fraction, age and mass of this stellar group. These are fundamental quantities to compare with those from N-body models in order to study the most general topic of star cluster evolution and dissolution.The analysis is performed using wide-field photometry in the UBVI pass-band, proper motions from the UCAC.2 catalog, and 3 epochs of high resolution spectroscopy, as well as results from extensive N-body calculations.The star group NGC1901 is found to be an ensemble of solar metallicity stars, 400+/-100 Myr old, with a core radius of 0.23 pc, a tidal radius of 1.0 pc, and located at 400+/-50 pc from the Sun. Out of 13 confirmed members, only 5 single stars have been found. Its estimated present-day binary fraction is at least 62%. The calculated heliocentric space motion of the cluster is not compatible with possible membership in the Hyades stream.Our results show that NGC1901 is a clear prototype of open cluster remnant characterized by a large value of the binary fraction and a significant depletion of low-mass stars. In the light of numerical simulations, this is compatible with NGC1901 being what remains of a larger system initially made of 500-750 stars.

研究の動機と目的

• NGC 1901の現在の進化状態を特定すること。NGC 1901は大マゼラン雲の前方に投影された、あまりに集団としての特徴が明確でない星の集まりである。
• NGC 1901の年齢、質量、連星系割合、運動学的性質を測定し、集団崩壊のN体シミュレーションと比較すること。
• NGC 1901がより大きな初期的に束縛された集団系の破片であるかどうかを評価すること。
• 理論的モデルによる星集団の進化と破壊を支援するため、開放集団破片の観測的テンプレートを提供すること。
• 太陽系中心空間運動を用いて、NGC 1901がハイアデス流と運動学的に関連しているかどうかを評価すること。

提案手法

• 広視野UBVI photometryを用いて、集団メンバーを特定し、星の集団的性質を導出する。
• UCAC.2カタログの固有運動を用いて、空間的整合性とメンバー性を評価する。
• 3エポックの高分解能分光観測により、径速度を測定し、連星系を同定する。
• 統合された固有運動と径速度から太陽系中心空間運動（U, V, W）を計算し、運動学的関連性を検証する。
• N体シミュレーションを用いて観測された性質を解釈し、特に高い連星系割合と質量分離の性質を分析する。
• 径速度および固有運動分散の統計的解析を実施し、メンバーの信頼性と連星系状態を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 1901の現在の進化状態は何か？ また、崩壊した開放集団の破片を表しているとみるべきか？
• RQ2 NGC 1901の年齢、距離、連星系割合は何か？ これらは集団破片の理論的期待値と一致するか？
• RQ3 NGC 1901はハイアデス流と運動学的に関連しているか、それとも独立した系であるか？
• RQ4 NGC 1901はどれほど低質量星を失ったか？ これは初期質量および動的進化に何を示唆するか？
• RQ5 NGC 1901の観測された性質は、初期条件を変化させたN体シミュレーションによる集団崩壊で説明可能か？

主な発見

• NGC 1901は太陽から400 ± 50 pcの距離にあり、400 ± 100 Myrの年齢の星の集まりであり、コア半径は0.23 pc、潮汐半径は1.0 pcである。
• 13例の確認メンバーが同定され、そのうち8例（62%）が分光的証拠により連星系であると判明し、現在の連星系割合の下限値を示している。
• この集団は低質量星、特にM型矮星の著しい枯渇を示しており、動的進化における好ましい蒸発と整合的である。
• 太陽系中心空間運動（U = -19.0 ± 1.2 km/s, V = -1.6 ± 0.8 km/s, W = -2.7 ± 0.7 km/s）はハイアデス流への所属と整合しない。
• 観測された性質は、NGC 1901が初期に500–750個の星から成る集団の破片であると予測するN体シミュレーションと整合的である。
• 高い連星系割合と質量分離は、原始的連星系が集団の崩壊を遅らせ、破片を保存する役割を果たしていることを支持する。