[論文レビュー] The distribution of nearby stars in phase space mapped by Hipparcos II. Inhomogeneities among A-F type stars

E. Chereul, M. Crézé+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 21, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、ハイパルコスデータを用いた3次元ウェーブレット解析により、太陽から125 pc圏内のA-F型星の位相空間分布をマッピングし、運動学的非一様性を検出する。ストリームやクラスタを同定し、凝集度を定量化し、クラスタ蒸発やディスク加熱といった動力学的過程と関連付ける。エーゲンのスーパークラスタは、3.8または2.4 km/sの分散を示す小スケール構造の統計的誤差に起因する可能性が高いことが示された。

ABSTRACT

A volume limited and absolute magnitude limited sample of A-F type dwarfs within 125 parsecs of the Sun is searched for inhomogeneities in the density- velocity space, expecting signatures of the cluster evaporation, phase mixing and possible disc heating mechanisms. A 3-D wavelet analysis is used to extract inhomogeneities, both in the density and velocity distributions. Thus, a real picture of the phase space is produced. Not only are some clusters and streams detected, but the fraction of clumped stars can be measured. By estimating individual stellar ages one can relate the streams and clusters to the state of the interstellar medium at star formation time and provide a quantitative view of cluster evaporation and stream mixing. As a result, we propose a coherent interpretation of superclusters and derive some quantitative evolutionary tracers which we expect to serve in the understanding of the large scale evolution of the galactic disc. The sample is relatively well mixed in the position space since less than 7 per cent of the stars are proper motion confirmed cluster members. We also detect star evaporation out of the Hyades open cluster. In the velocity space, the typical scale of so-called Eggen's superclusters ($σ6.3 km/s$) does not seem to correspond to any physical entity. The picture they form, their frequency and their divisions at smaller scales are well compatible with their creation by chance coincidence of physically homogeneous smaller scale structures ($σ3.8 or 2.4 km/s$). The detailed analysis of the phase space structures provides a scenario of kinematical evolution in the solar neighbourhood.

研究の動機と目的

• 高精度なハイパルコス天体測定を用いて、近傍のA-F型矮星の位相空間における運動学的非一様性を調査すること。
• 観測された構造、たとえばエーゲンのスーパークラスタが物理的実体であるのか、統計的誤差に起因するのかを特定すること。
• 凝集体やストリームに含まれる星の割合を定量化し、太陽近傍における動力学的混合度を評価すること。
• 検出された位相空間構造を、星形成時の星間物質状態と関連付けること。
• 運動学的構造解析を通じて、銀河ディスク進化の定量的トレーサーを構築すること。

提案手法

• 太陽から125 pc圏内のA-F型矮星の体積制限および絶対等級制限サンプルを、ハイパルコスデータから構築する。
• 位相空間における密度および速度分布の両方の非一様性を同時に検出するために、3次元ウェーブレット解析を適用する。
• 個々の星の年齢を推定し、運動学的構造とその形成期・動力学的進化を関連付ける。
• 自己運動および径方向速度データを用いて、確認されたクラスタ成員を特定し、混合度を評価する。
• 速度分散スケール（例：6.3、3.8、および2.4 km/s）の統計的分析を実施し、スーパークラスタの物理的実在性を検証する。
• 本手法により、太陽近傍における銀河ディスクの運動学的進化を一貫して再構成できる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測されたA-F型星の位相空間構造は、クラスタやストリームといった物理的実体であるのか、それとも統計的誤差に起因するのか？
• RQ2 運動学的凝集体に含まれる星の割合はどの程度であり、これは動力学的混合やクラスタ蒸発とどのように関係するか？
• RQ3 速度分散が6.3 km/sのエーゲンのスーパークラスタは、実際の物理的構造に対応しているのか、それとも小スケール特徴の偶然的重ね合わせに起因するのか？
• RQ4 年齢推定を通じて、運動学的構造を星形成時の星間物質状態と関連付けることができるか？
• RQ5 位相空間非一様性から導かれる、銀河ディスク進化の定量的進化トレーサーは何か？

主な発見

• サンプル内のA-F型星の7％未満が、クラスタ成員として確認され、位置空間における顕著な混合が示された。
• ハイアデス星団からの星の蒸発の兆候が、位相空間分布に検出された。
• エーゲンのスーパークラスタの典型的な速度分散（6.3 km/s）は、いかなる物理的構造に対しても一致せず、小スケール特徴の偶然的重ね合わせに起因する可能性が高い。
• 分散が3.8 km/sおよび2.4 km/sの小スケール構造が、見かけ上のスーパークラスタパターンの背後にある実際の物理的成分であることが判明した。
• 3次元ウェーブレット解析により、一貫した位相空間非一様性の図像が再構成され、ストリームやクラスタの同定が可能になった。
• 本研究は、位相空間構造解析に基づいて、銀河ディスクの大規模運動学的進化の定量的トレーサーを提供した。