[論文レビュー] Stellar physical parameters from Str ömgren photometry. Application to the young stars in the Galactic anticenter survey

M. Monguió, F. Figueras+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 29被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、理論的大気および進化モデルを用いて、OBA型星の距離および消光の推定を改善する、新しいモデルベースの方法を提示する。この方法は、実験的キャリブレーションにおける系統的バイアスを是正し、新しい方法による光度的距離は古典的キャリブレーションに比べて約20％大きく、ヒッパルコス視差とより良好に一致する。

ABSTRACT

Aims. The aim is to derive accurate stellar distances and extinctions for young stars of our survey in the Galactic anticenter direction using the Strömgren photometric system. This will allow a detailed mapping of the stellar density and absorption toward the Perseus arm. Methods. We developed a new method for deriving physical parameters from Strömgren photometry and also implemented and tested it. This is a model-based method that uses the most recent available stellar atmospheric models and evolutionary tracks to interpolate in a 3D grid of the unreddened indexes [m1], [c1] and Hbeta. Distances derived from both this method and the classical pre-Hipparcos calibrations were tested against Hipparcos parallaxes and found to be accurate. Results. Systematic trends in stellar photometric distances derived from empirical calibrations were detected and quantified. Furthermore, a shift in the atmospheric grids in the range Teff=[7000,9000]K was detected and a correction is proposed. The two methods were used to compute distances and reddening for about 12000 OBA-type stars in our Strömgren anticenter survey. Data from the IPHAS and 2MASS catalogs were used to complement the detection of emission line stars and to break the degeneracy between early and late photometric regions. We note that photometric distances can differ by more than 20%, those derived from the empirical calibrations being smaller than those derived with the new method, which agree better with the Hipparcos data.

研究の動機と目的

• ストルムグレン光度測定を用いて、銀河反対方向の若年OBA型星の正確な距離と消光を導出すること。
• 太陽系近傍のデータを大距離にまで外挿することによって生じる、既存の実験的キャリブレーションにおける系統的バイアスに対処すること。
• 現代の理論的大気および進化グリッドを用いたモデルベースの方法を開発・検証し、より良い物理的パラメータの導出を実現すること。
• 12,000個のOBA星の大規模サンプルを用いて、ペルセウス腕方向の星の密度および消光をマッピングすること。
• 光度測定領域のデゲネラシーを解消し、発光線星を検出するために、補足的なIPHASおよび2MASSデータを用いること。

提案手法

• 3つの消光フリー光度測定インデックス、$[m_1]$、$[c_1]$、および$H\beta$ を用い、理論的大気モデルから得た非赤化色の3次元グリッド内での補間を実行する。
• 大気モデルグリッドにはCastelli & Kurucz (2006) を、進化軌道にはBertelli et al. (2008) を用い、$T_{\text{eff}}$、$\log g$、$M_V$、および$BC$ を導出する。
• 光度的距離は$M_V$と視等級から計算され、観測不確実性を考慮したモンテカルロシミュレーションを用いて誤差を推定する。
• 7000–9000 Kの温度範囲で$T_{\text{eff}}$に依存するバイアスを解消するために、大気グリッドにおける$H\beta$インデックスに補正を施す。
• ヒッパルコス視差との比較により、古典的実験的キャリブレーションよりも精度が向上することを検証する。
• IPHASおよび2MASSデータを用いて、$H\beta$および$(r-H\alpha)$インデックスにより発光線星を特定し、光度測定領域のデゲネラシーを解消する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OBA型星が大距離に位置する場合、実験的キャリブレーションから導出された光度的距離はヒッパルコス視差とどのように比較されるか？
• RQ2 古典的実験的キャリブレーションが、銀河反対方向の若年星に適用された場合、どのような系統的バイアスが生じるか？
• RQ3 理論的モデルベースのアプローチは、実験的手法に比べて、星の物理的パラメータの精度をどの程度向上させるか？
• RQ4 現在の大気グリッドにおける$H\beta$インデックスは、7000–9000 Kの範囲で導出される温度および距離にどのような影響を与えるか？
• RQ5 ストルムグレン光度測定とIPHASおよび2MASSデータを組み合わせることで、発光線星の検出および光度測定デゲネラシーの解消にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 実験的キャリブレーションから導出された光度的距離には、最大30％の系統的バイアスが確認され、特にA型星では距離が過小評価されていた。
• 新しいモデルベースの方法により、実験的キャリブレーションに比べて平均して約20％大きな光度的距離が得られ、ヒッパルコス視差との一致が良好である。
• Castelli & Kurucz (2006) の大気グリッドにおいて、$T_{\text{eff}}$ 7000–9000 Kの範囲で$H\beta$インデックスの顕著なシフトが特定され、これが距離バイアスを引き起こしていた。このバイアスはモデルベースの方法で是正された。
• モデルベースの方法は、観測不確実性をモンテカルロ誤差推定プロセスを厳密に伝搬することで、距離誤差を低減した。
• 両手法はほぼ同一の消光値を示し、差は常に0.02 mag未満であった。これは赤化推定の高い一貫性を示している。
• IPHASデータを持つ星の約5％が、$r-H\alpha$ 対 $H\beta$ の基準により発光線星として分類され、データベースの網羅性が向上した。