[論文レビュー] The Villafranca catalog of Galactic OB groups. II. From Gaia DR2 to EDR3 and ten new systems with O stars

J. Maíz Apellániz, R. H. Barbá+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2021

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、Gaia EDR3 の位置・運動・光度測定値と、GOSSS および LiLiMaRlin からの高分解能分光計測を組み合わせることで、銀河系 OB 群の Villafranca カタログを改訂した。1 kpc 以内では距離精度が1%未満に達し、10個の新しい O星系を同定し、キャッピング質量関数を持つ孤立クラスタを確認した。また、4つの若いクラスタについて、準主系列等時曲線適合を用いて正確な年齢と IMF 制約を導出した。

ABSTRACT

CONTEXT. This is the second paper of a series on Galactic OB groups that uses astrometric and photometric data from Gaia and spectral classifications from GOSSS and LiLiMaRlin. The previous paper was based on Gaia DR2, this is based on Gaia EDR3. AIMS. The two aims of this paper are to revise the results for the sample from paper I using Gaia EDR3 data and to expand the sample of analyzed stellar groups to 26, from Villafranca O-001 to Villafranca O-026. METHODS. We use GOSSS to select Galactic stellar groups with O stars and an updated version of the method in paper 0 of this series, combining Gaia EDR3 G+GBP+GRP photometry, positions, proper motions, and parallaxes to assign memberships and measure distances. We present 99 spectra from GOSSS and 32 from LiLiMaRlin for stars in the analyzed groups or in their foreground. RESULTS. We derive distances to the 26 stellar groups with unprecedented precision and accuracy, with total uncertainties <1% within 1 kpc and of ~3% around 3 kpc, values that are almost 4x better than for Gaia DR2. We provide homogeneous spectral types for 110 stars and correct a number of errors in the literature, especially for objects in the Orion nebula cluster. For each of the groups we discuss its membership and present possible runaway/walkaway stars. At least two groups, Villafranca O-O12 S and Villafranca O-014 NW, are orphan clusters in which the most massive stars have been ejected by dynamical interactions, leaving objects with a capped mass function. The existence of such clusters has important consequences for the study of the IMF, the distribution of SNe across the Galaxy, and the population and dynamics of isolated compact objects. We fit PMS isochrones to four clusters to derive ages of 2.0$\pm$0.5 Ma for the sigma Orionis cluster, 4$\pm$2 Ma for NGC 2264, 5.0$\pm$0.5 Ma for NGC 2362, and 8$\pm$2 Ma for the gamma Velorum cluster. [ABRIDGED]

研究の動機と目的

• 改良された Gaia EDR3 の位置・運動・光度測定値を用いて、銀河系 OB 群カタログを更新すること。
• O星を含む10個の新しいシステムを含む、合計26個の星団にサンプルを拡大すること。
• 位置・運動・距離測定値と分光計測データを統合して、OB 群の正確な距離とスペクトル型を導出すること。
• 若いクラスタ、特にキャッピング質量関数を持つ孤立クラスタの初期質量関数（IMF）と動的進化を調査すること。
• 恒星の放出と超新星フィードバックが、クラスタ質量関数とコンパクト天体集団に与える影響を評価すること。

提案手法

• Gaia EDR3 の G、G_BP、G_RP 光度測定値、位置、自己運動、パララックスを用いて、洗練されたメンバー割り当てと距離推定法を適用した。
• Galactic O-Star Spectroscopic Survey (GOSSS) と LiLiMaRlin のデータを統合し、26個の団体にまたがる141個の星のスペクトル分類を実施した。
• 色-等級図（CMD）に準主系列（PMS）等時曲線を適合させ、クラスタの年齢と不確実性を導出した。
• 観測された 2–50 M_⊙ および 8–50 M_⊙ 星の数を比較する基準として、Kroupa 初期質量関数（IMF）を用いた。
• 運動学的解析とアストロメトリック品質フラグ（例：RUWE > 1.4 または σ_ext>0.1 mas）を用いて、ランウェイ星およびウォーキングアウェイ星を同定した。
• 特にオリオン星雲集合（Villafranca O-023）の星に対して、文献上のスペクトル型を修正した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gaia EDR3 データを用いて、26個の銀河系 OB 群の更新された距離とメンバー確率は何か？
• RQ2 若いクラスタの観測された初期質量関数（IMF）は、標準的な Kroupa IMF と比べてどう異なるか、特に低質量系においては？
• RQ3 キャッピング質量関数を持つ孤立クラスタの存在を裏付ける証拠は何か。また、それらの動的影響は？
• RQ4 準主系列等時曲線適合が、σ Ori や NGC 2264 のような若いクラスタの年齢をどの程度制約するか？
• RQ5 恒星の放出と超新星フィードバックは、NGC 2467 や北アメリカ星雲のようなクラスタにおける観測された質量関数の切断をどの程度説明できるか？

主な発見

• 26個の OB 群の距離は、1 kpc 以内では総不確実性が1%未満、3 kpc では約3%に達し、Gaia DR2 よりも約4倍の精度向上を達成した。
• σ Ori クラスタ（Villafranca O-026）の年齢は、その CMD に準主系列等時曲線を適合させることで 2.0 ± 0.5 Ma と決定された。
• NGC 2264 クラスタ（Villafranca O-016）は 4 ± 2 Ma の年齢であり、観測された CMD と一致する準主系列等時曲線適合が得られた。
• NGC 2362 クラスタ（Villafranca O-021）の年齢は 5.0 ± 0.5 Ma であり、8–50 M_⊙ 星の IMF 数は Kroupa IMF と1σの範囲内で一致した。
• γ Velorum クラスタ（Villafranca O-024）の年齢は 8 ± 2 Ma であり、Kroupa IMF よりもやや多くの質量星（8–50 M_⊙ 範囲に4個）が存在し、統計的 IMF 効果の可能性を示唆した。
• NGC 2467 の Villafranca O-012 S と北アメリカ星雲の O-014 NW の2つのクラスタは、質量星の動的放出によって生じた孤立クラスタであり、キャッピング質量関数を示していると特定された。