[論文レビュー] The Geneva-Copenhagen Survey of the Solar neighbourhood III. Improved distances, ages, and kinematics

Johan Holmberg, B. Nordström+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 24, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 27被引用数 342

ひとこと要約

この論文では、更新されたヒパルコス視差を適用することで、ジェネヴァ＝チューリッヒ・サーベイに含まれる16,682個のFおよびG矮星の天体物理学的パラメータを改善した。距離、年齢、運動論的パrameterが精緻化され、一貫した年齢-速度関係が複数のモデルで得られ、銀河のディスク進化に関する研究の信頼性が向上した。

ABSTRACT

Ages, chemical compositions, velocity vectors, and Galactic orbits for stars in the solar neighbourhood are fundamental test data for models of Galactic evolution. We aim to improve the accuracy of the Geneva-Copenhagen Survey data by implementing the recent revision of the Hipparcos parallaxes. The new parallaxes yield improved astrometric distances for 12,506 stars in the GCS. We also check the GCS II scales of T_eff and [Fe/H] and find no need for change. Introducing the new distances, we recompute M_V for 16,086 stars, and U, V, W, and Galactic orbital parameters for the 13,520 stars that also have radial-velocity measurements. We also recompute stellar ages from the Padova stellar evolution models used in GCS I-II, using the new values of M_V, and compare them with ages from the Yale-Yonsei and Victoria-Regina models. Finally, we compare the observed age-velocity relation in W with three simulated disk heating scenarios to show the potential of the data. With these revisions, the basic data for the GCS stars should now be as reliable as is possible with existing techniques. Further improvement must await consolidation of the T_eff scale from angular diameters and fluxes, and the Gaia trigonometric parallaxes. We discuss the conditions for improving computed stellar ages from new input data, and for distinguishing different disk heating scenarios from data sets of the size and precision of the GCS.

研究の動機と目的

• 更新されたヒパルコス視差を用いて、ジェネヴァ＝チューリッヒ・サーベイ（GCS）における星の距離、年齢、運動論的パラメータの精度を向上させること。
• FG矮星の年齢推定に影響を与える有効温度および金属量の校正に関する不確実性を解消すること。
• 改良された距離推定値を用いて、絶対等級、空間速度（U, V, W）、および銀河的軌道パラメータを再計算すること。
• Padova、Yale-Yonsei、Victoria-Reginaの星の進化モデルを用いた等年齢線年齢推定の妥当性を評価すること。
• 観測されたW成分における年齢-速度関係を用いて、ディスク加熱の異なるシナリオ（例：定常的加熱、小規模合体、GMC相互作用）を区別できるかを評価すること。

提案手法

• van Leeuwen（2007）の改訂版ヒパルコス視差を用いて、GCSに含まれる12,506個の星のより正確な視差距離を計算した。
• 新しい視差を用いて、GCS IIで確立されたuvbyβ光度測定による光度距離を検証および再校正した。
• 特に視差誤差が大きく、またはヒパルコス測定が行われていない星を除くために、新しい選別基準を適用した。
• 新しい距離と更新されたボロメトリック補正を用いて、16,086個の星の絶対等級（MV）を再計算した。
• 径方向速度測定が可能な13,520個の星について、U, V, W空間速度および銀河的軌道パラメータを導出した。
• 更新されたMV値を用いてPadova星の進化モデルで星の年齢を再計算し、Yale-YonseiおよびVictoria-Reginaモデルの結果と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 更新されたヒパルコス視差は、GCSにおける距離、絶対等級、運動論的パラメータの精度にどのように影響するか？
• RQ2 有効温度および金属量の校正が見直された場合、FG矮星の推定年齢にどの程度の変化が生じるか？
• RQ3 新しいデータを用いてPadova、Yale-Yonsei、Victoria-Reginaモデルで計算された等年齢線年齢は、どの程度一貫性を示すか？
• RQ4 W成分における観測された年齢-速度関係は、異なるディスク加熱シナリオ（例：定常的加熱、早期加熱と飽和、後期小規模合体）を区別できるか？
• RQ5 現在のデータには、分光的および光度的T_effスケールの不一致を解消するための限界があり、今後のデータ（例：Gaia）はそれらをどのように改善できるか？

主な発見

• 改訂版ヒパルコス視差により、12,506個の星の距離精度が著しく向上し、派生する天体物理学的パラメータにおける系統的誤差が低減した。
• 再計算された絶対等級（MV）および空間速度（U, V, W）は、動力学的モデルおよび軌道統合とより一貫性を示した。
• 更新されたMV値を用いてPadovaモデルで得られた星の年齢は、Yale-YonseiおよびVictoria-Reginaモデルの結果と整合的であり、T_effまたは[Fe/H]スケールの再補正は不要であった。
• W成分における観測された年齢-速度関係は、ディスク全体の寿命にわたり速度分散が継続的に増加していることを示しており、径方向移動モデルと整合的であった。
• GMC、早期加熱と飽和、後期小規模合体の3つのシミュレートされたディスク加熱シナリオは、定性的に異なる年齢-速度関係を生成したが、統計的信頼区間の限界はより大きなサンプルを必要としていた。
• 現在のデータセットは、銀河ディスク進化を研究する上で最も信頼できるものであり、今後はGaiaの視差と、干渉測定による視直径および3次元NLTEモデルによる有効温度校正の向上によりさらなる改善が期待される。