[論文レビュー] The problem of the Pleiades distance. Constraints from Stromgren photometry of nearby field stars

Dennis Stello, P. E. Nissen|ArXiv.org|May 14, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 14被引用数 42

ひとこと要約

本研究では、金属量がプレアデスと一致するF型の場所星をストルムグレン光度測定で用い、ゼロ年主系列（ZAMS）を校正することで、プレアデスの距離の不一致を解消した。その結果、距離モジュラスは5.61 ± 0.03 magとなり、これはハイパーシスの値5.36 ± 0.06 magよりも顕著に大きい。著者らは、この不一致は非球形の集団構造に起因する可能性が高く、明るい星が地球に近いため、ハイパーシスの視差が下方にバイアスされていると主張する。

ABSTRACT

The discrepancy between the Pleiades cluster distance based on Hipparcos parallaxes and main sequence fitting is investigated on the basis of Stromgren photometry of F-type stars. Field stars with the same metallicity as the Pleiades have been selected from the m1 index and a technique has been developed to locate the ZAMS of these field stars in color-magnitude diagrams based on the color/temperature indices b-y, v-y, and beta. Fitting the Pleiades to these ZAMS relations results in a distance modulus of 5.61+/-0.03 mag in contrast to the Hipparcos modulus of 5.36+/-0.06 mag. Hence, we cannot confirm the recent claim by Grenon (1999) that the distance problem is solved by adopting a low metallicity of the Pleiades ([Fe/H]=-0.11) as determined from Geneva photometry. The metallicity sensitivity of the ZAMS determined by the field stars is investigated, and by combining this sensitivity in all three color/temperature indices b-y, v-y, and beta we get a independent test of the Pleiades distance modulus which support our value of 5.61 mag. Furthermore, the field star sample used for the comparison is tested against theoretical isochrones of different ages to show that evolutionary effects in the field star sample are not biasing our distance modulus estimate significantly. Possible explanations of the Pleiades distance problem are discussed and it is suggested that the discrepancy in the derived moduli may be linked to a non-spherical shape of the cluster.

研究の動機と目的

• プレアデス集団のハイパーシス視差に基づく距離モジュラスと主系列適合法に基づく距離モジュラスの長年の不一致を解消すること。
• ジェネヴァ光度測定による低金属量（[Fe/H] = -0.11）という主張の妥当性を、同様の金属量を持つ場所星を用いて検証すること。
• 複数の色-温度インデックス（b-y, v-y, β）を用いて、金属量に敏感な独立したプレアデス距離モジュラスのテストを提供すること。
• 場所星サンプルにおける進化効果が距離モジュラス推定値のバイアスの原因にならないかを除外すること。
• 非球形の集団幾何構造が、ハイパーシスとMS適合距離の間で観測された不一致を説明できるかどうかを調査すること。

提案手法

• ストルムグレン光度測定のm1インデックスを用いて、プレアデスと同一の金属量を持つF型の場所星を選定した。
• 色-温度インデックス（b-y, v-y, β）を用いて、これらの場所星のゼロ年主系列（ZAMS）を校正した。
• b-y, v-y, βに基づく色-等級図（CMD）を構築し、金属豊富な場所星のZAMSを特定した。
• 観測されたプレアデスの主系列を、校正済みの場所星ZAMS関係に適合させ、距離モジュラスを導出した。
• 3つの色-温度インデックスの感度を組み合わせて、距離モジュラスの独立的で頑健なテストを実施した。
• 異なる年齢の理論的等時線と場所星サンプルを比較して、距離推定値に及ぼす進化効果を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ジェネヴァ光度測定（[Fe/H] = -0.11）から導かれたプレアデスの金属量が、ハイパーシス視差との距離の不一致を解消できるか？
• RQ2 プレアデスと同一の金属量を持つ場所星を用いて、ZAMSを独立的に校正し、集団の距離を特定できるか？
• RQ3 ハイパーシスとMS適合距離モジュラスの間で観測された不一致は、ハイパーシス視差の系統的誤差に起因するのか、それとも固有の集団構造に起因するのか？
• RQ4 場所星サンプルにおける進化効果が、導出された距離モジュラスにどの程度バイアスを及えるか？
• RQ5 プレアデス集団が非球形で棒状の形状をしている場合、ハイパーシスがMS適合法よりも短い距離を示す理由を説明できるか？

主な発見

• 金属豊富な場所星のZAMSにプレアデスの主系列を適合させることで得られた距離モジュラスは5.61 ± 0.03 magであった。
• この値はハイパーシスの距離モジュラス5.36 ± 0.06 magとは矛盾しており、低金属量による不一致の解消は不成立であることを示唆している。
• b-y, v-y, βインデックスの感度を統合することで、5.61 magの距離モジュラスを独立的かつ頑健に確認するテストが可能となった。
• 異なる年齢の理論的等時線と比較したところ、場所星サンプルには顕著な進化バイアスが認められなかった。
• 観測された不一致は、明るい星が地球に近い非球形の集団幾何構造に起因する可能性があり、その結果ハイパーシスの平均視差が下方にバイアスされている。
• 非球形で棒状の集団構造は、ハイパーシスが明るく近くの星に重み付けされるため短い距離を示す一方で、MS適合法はやや暗く遠くの星に依存するため、より大きな距離を示すことを説明できる。