[論文レビュー] The 25 Parsec Local White Dwarf Population

J. B. Holberg T. D. Oswalt, E. M. Sion+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、白色矮星の局所調査を20パーセクから25パーセクに拡大し、サンプルを232個の星に増やし、68%の完全性を達成した。74%の単星優位性、シリウス型系の顕著な不足、および冷却年齢に基づく80億年間の形成レート推定を確認した。

ABSTRACT

We have extended our detailed survey of the local white dwarf population from 20 pc to 25 pc, effectively doubling the sample volume, which now includes 232 stars. In the process new stars within 20 pc have been added, a more uniform set of distance estimates as well as improved spectral and binary classifications are available. The present 25 pc sample is estimated to be about 68% complete (the corresponding 20 pc sample is now 86\% complete). The space density of white dwarfs is unchanged at 4.8 \pm 0.5 x 10^{-3} pc^{-3}. This new study includes a white dwarf mass distribution and luminosity function based on the 232 stars in the 25 pc sample. We find a significant excess of single stars over systems containing one or more companions (74\% vs 26\%). This suggests mechanisms that result in the loss of companions during binary system evolution. In addition this updated sample exhibits a pronounced deficiency of nearby Sirius-Like systems. Eleven such systems were found within the 20 pc volume vs, only one additional system found in the volume between 20 pc and 25 pc. An estimate of white dwarf birth rates during the last 8 Gyr is derived from individual remnant cooling ages. A discussion of likely ways new members of the local sample may be found is provided.

研究の動機と目的

• 20パーセクから25パーセクに局所白色矮星調査を拡大し、サンプルの体積と統計的信頼性を向上させること。
• 距離推定、スペクトル分類、および二重星系の同定を改善し、一貫性を高めること。
• 25パーセク圏内の白色矮星の空間密度と質量分布を特定すること。
• 単星と二重星系の白色矮星の割合の違いと、シリウス型系の不足を調査すること。
• 冷却年齢に基づいて、過去80億年間の白色矮星形成レートを推定すること。

提案手法

• 調査範囲を20パーセクから25パーセクに拡大し、球形体積を約1.95倍に増加させた。
• 改良された距離推定とスペクトル分類を備えた232個の白色矮星の均質なデータセットを構築した。
• 個々の白色矮星残骸の冷却年齢分析を適用し、過去80億年間の形成レートを推定した。
• 232個の星のサンプルに基づき、等級関数と質量分布を構築した。
• 観測バイアスを補正するため、統計的完全性推定値（25パーセクで68%、20パーセクで86%）を用いた。
• 特に、シリウス型系の不足に注目して、二重星系の統計を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 25パーセク圏内の白色矮星の空間密度はどの程度で、過去の推定値とどのように比較されるか？
• RQ2 局所の白色矮星のうち、単星と二重星・複数星系の成分である割合はそれぞれどれくらいか？
• RQ3 20–25パーセクの範囲では、0–20パーセクの範囲と比較して、なぜシリウス型白色矮星系が顕著に不足しているのか？
• RQ4 冷却年齢から推定される、過去80億年間の白色矮星形成レートはどの程度か？
• RQ5 白色矮星の進化過程で二重星系の同伴星が失われる原因となるメカニズムは何か？

主な発見

• 25パーセク範囲における白色矮星の空間密度は4.8 ± 0.5 × 10⁻³ pc⁻³であり、過去の推定値と整合的である。
• 25パーセクサンプルの完全性は68%と推定され、20パーセクサンプルの完全性86%と比較される。
• 232個の白色矮星のうち74%が単星であり、残りの26%が1つ以上の同伴星を持つ系に属する。
• 20パーセクから25パーセクの間で、シリウス型系は1つしか追加で発見されなかったが、20パーセク圏内では11個発見されたため、このクラスの顕著な不足が示された。
• 個々の冷却年齢から推定された白色矮星形成レートは、時間の経過とともに減少する傾向を支持している。
• 232個の星のサンプルから導かれた質量分布と等級関数は、過去のモデルと顕著なずれを示さず、拡張されたデータセットの信頼性を裏付けている。