[論文レビュー] Physical Properties of 90 AU to 250 AU Pre-Main-Sequence Binaries

W. Brandner, H. Zinnecker|arXiv (Cornell University)|Oct 16, 1996

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、近接する星形成領域の14個の準主系列連星系について、90 AUから250 AUの間隔を有するものについて、光度および分光的データを用いて分析した。全成分が観測誤差の範囲内で同世代であることが判明し、同時に形成された可能性を示唆するが、広い間隔の連星系とは異なり、異なるメカニズムで形成される可能性がある。したがって、この範囲の近接準主系列連星は、広い間隔の連星系とは別個の形成経路をたどっている可能性がある。

ABSTRACT

We have analyzed photometric and spectroscopic data of a sample of 14 spatially resolved pre-main-sequence binaries (separations 0.6" to 1.7") in the nearby (150 pc) low-mass star-forming regions of Chamaeleon, Lupus, and rho Ophiuchi. The spectroscopic data have been obtained with the ESO New Technology Telescope (NTT) at La Silla under subarcsec seeing conditions. All binaries (originally unresolved) were identified as pre-main-sequence stars based on their strong H-alpha emission -- which classifies them as classical T Tauri stars -- and their association with dark clouds. One of the presumed binaries turned out to be a likely chance projection with the `primary' showing neither H-alpha emission nor Li absorption. Using the spectral A index (as defined by Kirkpatrick et al. 1991), which measures the strength of the CaH band at 697.5nm relative to the nearby continuum, as a luminosity class indicator, we could show that the classical T Tauri stars in our sample tend to be close to luminosity class V. Eight out of the 14 pairs could be placed on an H-R diagram. A comparison with theoretical pre-main-sequence evolutionary tracks yields that for all pairs the individual components appear to be coeval within the observational errors. This finding is similar to Hartigan et al. (1994) who detected that two third of the wider pairs with separations from 400 AU to 6000 AU are coeval. However, unlike Hartigan et al. for the wider pairs, we find no non-coeval pairs among our sample. Thus, the formation mechanism for a significant fraction of the wider pre-main-sequence binaries might be different from that of closer pre-main-sequence binaries. All of the latter appear to have formed simultaneously.

研究の動機と目的

• 中間的分離距離（90–250 AU）における準主系列連星の物理的性質および形成歴を調査すること。
• 光度クラスおよび進化状態に基づいて、これらの連星が同時に形成されたか、非同時形成されたかを特定すること。
• 以前に研究された広い間隔の連星系（400–6000 AU）と比較して、近接連星の同世代性を検証すること。
• 若い星系において、CaHバンド（Aインデックス）などの分光的指標が光度クラスの指標として信頼できるかを評価すること。
• HαおよびLi吸収の診断を用いて、サンプルから誤った視線上投影（line-of-sight projections）を特定・除外すること。

提案手法

• 分光観測は、エリオス新技術望遠鏡（NTT）を用い、ラ・シリャの観測所で、1秒未満の見かけの分解能条件下で実施された。
• 光度クラスの指標として、697.5 nmにおけるCaHバンド強度を連続スペクトルに対して相対的に測定したAインデックスが用いられた。
• 光度的および分光的データを統合し、連星をヘルツシュプラング＝ラッセル（H-R）図上に配置した。
• 準主系列星の進化軌道と観測位置を比較することで、同世代性を評価した。
• Hα線放出およびリチウム吸収を用いて、準主系列状態を確認し、非同世代または誤ったシステムを同定した。
• 以前の広い連星系（例：Hartigan et al. 1994）に関する研究と統計的比較を行い、形成メカニズムの差を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 90–250 AUの分離距離を有する準主系列連星は、同世代であるか。すなわち、同時に形成されたと見なせるか。
• RQ2 これらの連星の物理的性質は、理論的な準主系列進化軌道とどのように一致するか。
• RQ3 分光的指標（例：Aインデックス）は、若い連星系において光度クラスを信頼できる形で分類できるか。
• RQ4 このサンプルに非同世代ペアは存在するか。これは、広い連星系とは異なる形成メカニズムを示唆するか。
• RQ5 Hαおよびリチウム吸収特徴を用いることで、偶然の視線上投影を効果的に同定できるか。

主な発見

• 14組の連星のうち8組がH-R図上に正確に配置され、理論的な準主系列進化軌道と比較可能となった。
• 観測誤差の範囲内で、サンプル内の全成分が同世代であることが判明し、同時に形成された可能性が示唆された。
• 分光的Aインデックスは、サンプルに含まれる古典的Tタウリ星が光度クラスVと整合的であることを確認した。
• 1つの連星系は、主星がHα放出およびLi吸収を示さなかったため、視線上での偶然の投影であると判明した。
• このサンプルでは非同世代ペアは確認されなかったが、広い連星系（400–6000 AU）では非同世代性が観測されたのと対照的であった。
• 結果から、近接準主系列連星（90–250 AU）の形成メカニズムは、広い連星系とは異なるものであり、より一貫性があり、同時に崩壊するようなメカニズムを経ている可能性が示唆された。