[論文レビュー] The Open Cluster Distance Scale: A New Empirical Approach

S. M. Percival, M. Salaris+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 13, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 37被引用数 25

ひとこと要約

本研究では、正確なヒッパルコス視差を有する54個のG型およびK型の星の高精度な$BV(RI)_C$光度測定を用いて、モデルに依存しない主系列（MS）フィッティング手法を提示し、散開星団の距離を再校正する。長年の疑問であったヒッパルコス視差とMSフィッティング距離の不一致を解消するため、プレアデスおよびNGC 2516で光度測定による金属量が分光測定値より低く、ヒッパルコス距離と整合することを示し、過去の不一致の根本的原因は金属量スケールの不一致にあると特定した。

ABSTRACT

We present new BVRI photometry for a sample of 54 local G and K stars with accurate Hipparcos parallaxes in the metallicity range -0.4 < [Fe/H] < +0.3. We use this sample to develop a completely model-independent main sequence (MS) fitting method which we apply to 4 open clusters - the Hyades, Praesepe, the Pleiades and NGC 2516 - which all have direct Hipparcos parallax distance determinations. Comparison of our MS-fitting results with distances derived from Hipparcos parallaxes enables us to explore whether the discrepancy between the Hipparcos distance scale and other MS-fitting methods found for some clusters is a consequence of model assumptions. We find good agreement between our results and the Hipparcos ones for the Hyades and Praesepe. For the Pleiades and NGC 2516, when adopting the solar abundance determined from spectroscopy, we find significant disagreement at a level similar to that found by other MS-fitting studies. However, the colour-colour relationship for both these clusters suggests that their metallicity is significantly subsolar. Since the MS-fitting method relies on matching the cluster colours to a template MS, we argue that, when applying this method, the appropriate metallicity to adopt is the photometric subsolar one, not the solar abundance indicated by spectroscopy. Adopting photometric metallicities for all 4 clusters, we find complete agreement with the Hipparcos results and hence we conclude that the mismatch between the spectroscopic and photometric abundances for the Pleiades and NGC 2516 is responsible for the discrepancies in distance estimates found by previous studies. The origin of this mismatch in abundance scales remains an unsolved problem and some possible causes are discussed.

研究の動機と目的

• 正確なヒッパルコス視差を有する局所の星を用いて、モデルに依存しない主系列フィッティング法を用いて散開星団の距離を推定する。
• 若年性の散開星団において、ヒッパルコス視差距離とMSフィッティング距離の間で持続的な不一致が生じる原因を調査する。
• プレアデスやNGC 2516のような星団で、分光的金属量と光度測定金属量の不一致が距離の不一致を引き起こしているかどうかを検証する。
• 星団の主系列フィッティングに用いられる色指数に、若年星のクロモスフィア活性や回転効果が系統的オフセットを引き起こす可能性があるかどうかを検討する。
• 分光的金属量の代わりに光度測定金属量を採用することで、MSフィッティング距離とヒッパルコス結果の整合性を回復する。

提案手法

• 正確なヒッパルコス視差と金属量（$-0.4 \text{ から } +0.3$ の範囲）を有する54個の局所のG型およびK型星に対して、新しい$BV(RI)_C$光度測定を取得した。
• これらの局所星をゼロポイント基準として、モデルに依存しない主系列テンプレートを構築した。
• 観測されたCMD（色-等級図）を用いて、4つの散開星団（ハイアデス、プレアデス、プレアデス、NGC 2516）にMSフィッティング法を適用した。
• 得られたMSフィッティング距離と直接的なヒッパルコス視差距離を比較し、整合性を評価した。
• 色-色関係性を用いて星団の金属量を評価し、分光的推定値と比較して光度測定[Fe/H]値を推定した。
• 分光的金属量の代わりに光度測定金属量を用いて再計算したMSフィッティング距離を評価し、ヒッパルコス距離との一致度を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜプレアデスおよびNGC 2516のMSフィッティング距離はヒッパルコス視差距離と一致しないのに対し、ハイアデスおよびプレアデスでは一致するのか？
• RQ2 MSフィッティング距離とヒッパルコス距離の不一致は、MSフィッティング法における金属量の誤った仮定に起因しているのか？
• RQ3 プレアデスおよびNGC 2516の色-色関係性は、分光的推定値とは一致しない低太陽系金属量を示唆しているのか？
• RQ4 若年星におけるクロモスフィア活性や回転効果が、MSフィッティングに用いられる星団の色指数に系統的オフセットを引き起こす可能性があるのか？
• RQ5 分光的金属量の代わりに光度測定金属量を採用することで、散開星団の距離スケールを一貫性のあるものにできるのか？

主な発見

• 正確なヒッパルコス視差を有する局所の星を用いたMSフィッティング法は、分光的金属量を用いることでハイアデスおよびプレアデスにおいて、ヒッパルコス視差距離と非常に良好に一致する。
• プレアデスおよびNGC 2516では、分光的[Fe/H]を用いる場合、距離モジュラスに約0.3等星の顕著な不一致が生じ、以前の研究と一致する。
• プレアデスおよびNGC 2516の色-色関係性は、光度測定[Fe/H]が太陽より顕著に低いことを示し、低太陽系金属量を示唆している。
• 分光的値の代わりに光度測定金属量（例：プレアデスでは[Fe/H] ≈ -0.15）を採用することで、MSフィッティング距離とヒッパルコス距離の完全な一致が達成される。
• 本研究は、特に若年星団において顕著な分光的金属量と光度測定金属量の不一致が、距離の不一致の主な原因であると結論づけた。
• 分光的金属量と光度測定金属量の不一致の原因は未解決のままであり、クロモスフィア活性、回転、または金属量スケールの系統的誤差が関与している可能性がある。