[論文レビュー] On the origin of the O and B-type stars with high velocities II Runaway stars and pulsars ejected from the nearby young stellar groups

R. Hoogerwerf, J. H. J. de Bruijne+1 more|ArXiv.org|Oct 2, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 90被引用数 203

ひとこと要約

本研究では、ハイパルコスおよび電波VLBI観測を用いて、太陽から700 pc以内の56個のランナウェイ星および9個のパルサーの軌道を追跡し、それらの親星団を同定した。2つの主要な二重星超新星噴出事象が確認された：ζ OphiuchiおよびPSR J1932+1059は、約1 Myr前に上スコルピウスで起こった超新星爆発に起因し、AE Aurおよびμ Colは約2.5 Myr前にトラペジウム星団から噴出された。これは、二重星超新星および動的噴出メカニズムの両方を強く支持する運動学的証拠を提供する。

ABSTRACT

We use milli-arcsecond accuracy astrometry (proper motions and parallaxes) from Hipparcos and from radio observations to retrace the orbits of 56 runaway stars and nine compact objects with distances less than 700 pc, to identify the parent stellar group. It is possible to deduce the specific formation scenario with near certainty for two cases. (i) We find that the runaway star zeta Ophiuchi and the pulsar PSR J1932+1059 originated about 1 Myr ago in a supernova explosion in a binary in the Upper Scorpius subgroup of the Sco OB2 association. The pulsar received a kick velocity of about 350 km/s in this event, which dissociated the binary, and gave zeta Oph its large space velocity. (ii) Blaauw & Morgan and Gies & Bolton already postulated a common origin for the runaway-pair AE Aur and mu Col, possibly involving the massive highly-eccentric binary iota Ori, based on their equal and opposite velocities. We demonstrate that these three objects indeed occupied a very small volume \sim 2.5Myr ago, and show that they were ejected from the nascent Trapezium cluster. We identify the parent group for two more pulsars: both likely originate in the 50 Myr old association Per OB3, which contains the open cluster alpha Persei. At least 21 of the 56 runaway stars in our sample can be linked to the nearby associations and young open clusters. These include the classical runaways 53 Arietis (Ori OB1), xi Persei (Per OB2), and lambda Cephei (Cep OB3), and fifteen new identifications, amongst which a pair of stars running away in opposite directions from the region containing the lambda Ori cluster. Other currently nearby runaways and pulsars originated beyond 700 pc, where our knowledge of the parent groups is very incomplete.

研究の動機と目的

• 太陽から700 pc以内に位置する高速度O型およびB型星（ランナウェイ星）の親星団を、高精度なアストロメトリデータを用いて同定すること。
• ランナウェイ星およびパルサーの起源としての二重星超新星説（BSS）および動的噴出説（DES）を検証すること。
• 過去に逆方向に軌道を再構築することで、ランナウェイ星の運動的年齢と噴出メカニズムを特定すること。
• 特に高い特異速度を示すものについても、パルサーおよびランナウェイ星の親連星団の同定を改善すること。
• 噴出イベント中の質量損失を定量的に評価することで、ランナウェイ星の噴出が若い星団の初期質量関数に与える影響を評価すること。

提案手法

• ハイパルコス衛星のミリアーキセコンド級の精度（自己運動および距離パラメータ）および電波VLBIを用いて、星の位置と運動を高精度で測定した。
• 銀河ポテンシャルモデルと数値積分法を用いて、56個のランナウェイ星および9個のコンact対象の過去方向の軌道を再構築した。
• 一定運動を仮定して、移動距離と速度ベクトルから噴出以降の経過時間を計算することで、運動的年齢を推定した。
• 過去に逆方向に追跡した位置を、既知の若年星団および開放星団（例：Sco OB2、Per OB3、トラペジウム星団）と照合し、親団を同定した。
• 三体系（ランナウェイ星、同伴星、コンパクト対象）が噴出時刻に小さな空間的体積に収束していたかどうかを確認することで、噴出シナリオの整合性を評価した。
• 距離および年齢の制限による、最近のBSSランナウェイ星の同定バイアスを統計的分析で評価し、動的噴出と超新星噴出の両者に起因するランナウェイ星の割合を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高精度アストロメトリを用いることで、ランナウェイ星またはパルサーの親星団を高い信頼性で同定できるか？
• RQ2 高速度星ζ Ophiuchiおよび関連パルサーPSR J1932+1059の起源は何か？
• RQ3 ランナウェイ星AE Aurおよびμ Colは、以前に予想されたように、質量の大きな二重星系ι Oriと同一の起源を持つとされるか？
• RQ4 700 pc圏内における56個のランナウェイ星のうち、何パーセントが既知の若年星団または星団に結びつけられるか？
• RQ5 ランナウェイ星の運動的年齢とその仮定される親星団の年齢を比較すると、噴出メカニズムにどのような示唆が得られるか？

主な発見

• ランナウェイ星ζ OphiuchiおよびパルサーPSR J1932+1059は、約100万年前にSco OB2の上スコルピウス部分で起こった二重星超新星爆発に起因する。
• パルサーは超新星爆発時に約350 km s⁻¹のキック速度を獲得し、これにより二重星系が破壊され、ζ Ophは高い空間速度で噴出された。
• AE Aurおよびμ Colは、約250万年前に新生期のトラペジウム星団から噴出された。その速度および位置は、質量の大きな二重星系ι Oriを含む共通の起源と整合的である。
• サンプル内の56個のランナウェイ星のうち21個は、クラシカルなランナウェイ星（例：53 Arietis、ξ Persei、λ Cepheiを含む）を含む、近隣の星団および若年開放星団に明確に結びつけられた。
• 2つの追加のパルサー（J0826+2637およびJ1115+5030）は、約5000万年前のPer OB3星団（α Persei開放星団を含む）と関連している可能性が高い。
• 本研究では、親星団が同定されたランナウェイ星の数を3倍に増やし、700 pc圏内で同定された数を6から21に増やした。また、最近の噴出において二重星超新星説が支配的であることが確認された。