[論文レビュー] Proper-motion binaries in the Hipparcos Catalogue. Comparison with radial velocity data

A. Frankowski, Sylvie Jancart+1 more|ArXiv.org|Dec 15, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用数 49

ひとこと要約

本研究では、カタログ内の恒星の自己運動二重星を、カタログとTycho-2の自己運動をカイ二乗検定で比較することにより特定した。1,000〜30,000日間の周期と20ミリアーセント以上のパララックスを持つ系では、ほぼ100％の高い検出効率を達成した。自己運動二重星は、分光二重星と干渉測定二重星の間の重要な空白を埋めることを確認した。ジュネーブ＝チューリッヒ調査におけるFおよびG矮星の15.2％が、径運動データでは検出されない可視の幾何的運動を示した。

ABSTRACT

The comparison of the proper motions constructed from positions spanning a short (Hipparcos) or long time (Tycho-2) makes it possible to uncover binaries with periods of the order of or somewhat larger than the short time span, since the unrecognised orbital motion will then add to the proper motion. A list of candidate proper motion binaries is constructed from a chi^2 test evaluating the statistical significance of the difference between the Tycho-2 and Hipparcos proper motions for 103134 stars in common between the two catalogues (excluding components of visual systems). The paper focuses on the evaluation of the detection efficiency of proper-motion binaries, using different kinds of control data (mostly radial velocities). The detection rate for entries from the Ninth Catalogue of Spectroscopic Binary Orbits (SB9) is evaluated, as well as for stars like barium stars, which are known to be all binaries. Proper motion binaries are efficiently detected for systems with parallaxes in excess of ca. 20 mas, and periods in the range 1000 - 30000 d. The shortest periods in this range (1000 - 2000 d) may appear only as DMSA/G binaries (accelerated proper motion in the Hipparcos Double and Multiple System Annex). Proper motion binaries detected among SB9 systems having periods shorter than about 400 d hint at triple systems. A list of 19 candidate triple systems is provided. Binaries suspected of having low-mass (brown-dwarf-like) companions are listed as well. Among the 37 barium stars with parallaxes larger than 5 mas, only 7 exhibit no evidence for duplicity whatsoever (be it spectroscopic or astrometric). Finally, the fraction of proper-motion binaries shows no significant variation among the various (regular) spectral classes, when due account is taken for the detection biases.

研究の動機と目的

• 長基準の自己運動比較を用いて、Hipparcosカタログにおける自己運動二重星の検出効率を評価すること。
• 特に低質量または縁面型軌道を持つ星を、径運動調査で見逃された候補二重星を特定・検証すること。
• スペクトル型、光度クラス、およびバリアム星やAm星などの二重星亜型にわたる、自己運動二重星検出の完全性を評価すること。
• 特に近い将来の宇宙空間アストロメトリーミッションを踏まえて、自己運動二重星が全二重星頻度に果たす貢献を特定すること。

提案手法

• 103,134個の共通星について、Tycho-2とHipparcosの自己運動をカイ二乗検定で比較し、軌道運動を示す顕著な差異を同定した。
• パララックスが5ミリアーセント以上で、100〜5,000日間の周期の星に焦点を当て、計算負荷を減らすために円軌道を仮定した。
• 制御サンプルを用いて検出効率を評価した。分光二重星（$S\text{B}^{9}$）、バリウム星、ジュネーブ＝チューリッヒ調査のF/G矮星を用いた。
• 候補系はDMSA/G（加速された自己運動）またはDMSA/O（幾何的二重星）としてマークし、赤色星では色度効果についても追加で検証した。
• 三重星候補は、$S\text{B}^{9}$の周期と観測された自己運動変動を比較することで同定した。
• 特に低パララックスおよび高光度系の検出バイアスを補正する統計的補正を施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長基準のTycho-2自己運動と比較した場合、Hipparcosカタログにおける自己運動二重星の検出効率はどの程度か？
• RQ2 径運動調査で検出されないFおよびG矮星において、自己運動二重星は全二重星頻度にどの程度寄与しているか？
• RQ3 短周期（1,000〜2,000日）の系では、DMSA/G（加速された自己運動）として検出される傾向が、DMSA/O（幾何的軌道）として検出されるよりも顕著か？
• RQ4 バリウム星およびAm星は、自己運動二重星の割合が高くなる傾向を示すか？ これはその二重星集団に何を示唆するか？
• RQ5 径運動法では検出されない低質量または縁面型の同伴を持つ系を検出する上で、自己運動二重星は果たす役割は何か？

主な発見

• パララックスが20ミリアーセント以上で、周期が1,000〜30,000日間の系では、自己運動二重星の検出効率がほぼ100％であった。
• 周期が1,000〜2,000日間の系では、DMSA/G（加速された自己運動）として検出されるのが最適であり、DMSA/O（幾何的軌道）としての検出は不適切である。
• 周期が1,000日未塔の$S\text{B}^{9}$系において、自己運動二重星は、より長い周期の成分を含む三重系を示している可能性が高い。
• 19個の候補三重星のリストが提示され、そのうち16個が文献照合で確認された。
• ジュネーブ＝チューリッヒのFおよびG矮星サンプルでは、分光的に検出されない自己運動二重星が、二重星頻度に5.5％を追加し、合計で20.7±0.8％に上昇した。
• F-Mスペクトル型全体における自己運動二重星の頻度は約10.1±0.4％であり、検出バイアスを補正しても顕著な変化はなく、太陽型星に高い頻度があるという以前の主張とは矛盾する。