[論文レビュー] The luminosity function of white dwarfs and M dwarfs, using dark nebulae as opaque outer screens

L. Festin|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、オリオン座A、サーペンス、ρオphiuchusの高消光領域における前景星を隔離するために暗黒星雲を不透明なスクリーンとして用い、白色矮星およびM型矮星の等級関数を測定した。VRIバンドの光度測定と光度距離法を用い、21個のM型矮星および7個の白色矮星を特定した。Mv=16を超えた領域でのM型矮星関数の顕著な上昇は認められず、太陽系近傍における白色矮星密度は0.013±0.005 M☉/pc³と導出された。これは最近の独立的な結果と一致しており、新規の観測手法によって得られたものである。

ABSTRACT

By using dark nebulae as opaque outer screens, the luminosity function of white dwarfs and M dwarfs has been studied. High-extinction areas towards the Orion A, Serpens and rho Oph cloud complexes were observed, covering a volume corresponding to 464 pc3 in the solar neighbourhood, complete to Mv=16.5. Foreground stars were selected by VRI photometry and photometric parallaxes. The resulting foreground sample consists of 21 M dwarfs and 7 white dwarfs. The derived M-dwarf luminosity function is consistent with previous studies, showing no substantial upturn beyond Mv=16. The 7 white dwarfs imply a local density of 0.013(+-0.005)Msun/pc3 (~15% of the dynamical mass in the solar neighbourhood) supporting other recent results but obtained with a completely different method. For the clouds, foreground-star data were used to derive independent cloud distances, while the background stars and a simple model of the Milky Way gave reliable cloud extinctions.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍における白色矮星およびM型矮星の局所等級関数を、新規の観測手法を用いて特定すること。
• 一部のモデルが予測するように、M型矮星等級関数が明るさの小さい領域（Mv > 16）で顕著な上昇を示すかどうかを検証すること。
• 前景の星雲の後ろに位置する星を用いて距離および消光の指標とすることで、太陽系近傍における白色矮星密度を独立して推定すること。
• 背景星の分布と Milky Way モデルの仮定に基づき、分子雲複合体の独立した距離および消光を導出すること。

提案手法

• オリオン座A、サーペンス、ρオフィウクスにおける高消光領域を、前景星と背景天体を分離するための自然な不透明スクリーンとして利用する。
• 色-等級基準に基づき、VRIバンドの光度測定を用いて前景星を特定・選別する。
• 光度距離法を適用し、選別された星の距離および絶対等級を推定する。
• 星雲の背後に位置する背景星の分布と単純なMilky Wayモデルを用いて、星雲の消光を推定する。
• 背景星の等級分布をモデルと比較することで、星雲の独立した距離を導出する。
• 最終的なM型矮星および白色矮星のサンプルに対して、消光補正および等級関数解析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M型矮星等級関数は、Mv=16.5よりも明るさの小さい領域で顕著な上昇を示すか？
• RQ2 新規の観測手法により導出された、太陽系近傍における白色矮星の局所空間密度は何か？
• RQ3 暗黒星雲は、太陽系近傍の低光度星を効果的に分離・特徴づけるための不透明なスクリーンとして有効に使えるか？
• RQ4 背景星の分布とMilky Wayモデルを用いることで、導出された分子雲の距離および消光はどれほど正確か？

主な発見

• M型矮星等級関数はMv=16.5を超えた領域で顕著な上昇を示さず、以前の研究と一致し、明るさの小さい領域における人口の急増は否定された。
• 本研究では、太陽系近傍の464 pc³の体積において、Mv=16.5まで完全にカバーされた状態で21個のM型矮星および7個の白色矮星を同定した。
• 導出された太陽系近傍における白色矮星密度は0.013±0.005 M☉/pc³であり、これは太陽系近傍の動的質量のおよそ15%に相当する。
• この白色矮星密度の推定値は、他の最近の結果と一致しており、前景星の選別と消光モデリングに基づくまったく独立した手法によって得られたにもかかわらず、同様の結果となった。
• 背景星のカウントと単純なMilky Wayモデルを組み合わせることで、星雲の独立した距離および消光が成功裏に得られた。
• 暗黒星雲を不透明な外側のスクリーンとして用いることで、前景星と背景星の明確な分離が可能となり、高消光領域における信頼性の高い等級関数の決定が実現した。