[論文レビュー] Towards a complete stellar mass function of the Hyades. I. Pan-STARRS1 optical observations of the low-mass stellar content

B. Goldman, S. Röser+17 more|Max Planck Institute for Plasma Physics|Jul 30, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 63被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、パノラマ・スターリング・サーベイ1（Pan-STARRS1）の光学的光度測定とPPMXLの天球測定を用いて、ハイアデス星団の恒星質量関数を0.1 M⊙まで拡張した。これにより、0.09–0.43 M⊙の低質量メンバー43個が同定され、顕著な質量分離が確認された。運動学的および光度的選別を組み合わせることで、場の星の混入が低減され、メンバー識別精度が向上し、星団の低質量恒星集団のより包括的な把握が可能になり、動力学的進化モデルの精緻化が図られた。

ABSTRACT

The Hyades cluster is an ideal target to study the dynamical evolution of a star cluster over the entire mass range due to its intermediate age and proximity to the Sun. We wanted to extend the Hyades mass function towards lower masses down to 0.1 Msol and to use the full three-dimensional spatial information to characterize the dynamical evolution of the cluster. We performed a kinematic and photometric selection using the PPMXL and Pan-STARRS1 sky surveys, to search for cluster members up to 30 pc from the cluster centre. We determined our detection efficiency and field star contamination rate to derive the cluster luminosity and mass functions down to masses of 0.1 Msol. The thorough astrometric and photometric constraints minimized the contamination. A minimum spanning tree algorithm was used to quantify the mass segregation. We discovered 43 new Hyades member candidates with velocity perpendicular to the Hyades motion up to 2 km/s. They have mass estimates between 0.43 and 0.09 Msol, for a total mass of 10 Msol. This doubles the number of Hyades candidates with masses smaller than 0.15 Msol. We provide an additional list of 11 possible candidates with velocity perpendicular to the Hyades motion up to 4 km/s. The cluster is significantly mass segregated. The extension of the mass function towards lower masses provided an even clearer signature than estimated in the past. We also identified as likely Hyades member an L0 dwarf previously assumed to be a field dwarf. Finally we question the membership of a number of previously published candidates, including a L2.5-type dwarf.

研究の動機と目的

• ハイアデス星団の恒星質量関数を、0.1 M⊙まで低質量側に拡張し、動力学的進化および恒星進化モデルへの制約を強化すること。
• 複数エポックのパノラマ・スターリング・サーベイ1（Pan-STARRS1）およびPPMXLデータを用いた運動学的および光度的選別を組み合わせることで、場の星の混入を低減し、メンバー識別の純度を向上させること。
• 低質量メンバーの完全で深さを拡張したサンプルを用いて、ハイアデスにおける質量分離を特徴づけること。
• 改良された天球測定および光度測定基準を用いて、L型矮星を含む、以前に発表された候補のメンバー状態を再評価すること。
• 恒星進化モデルの検証に用いるため、年齢と金属量が既知の低質量星および褐色矮星のベンチマークサンプルを提供すること。

提案手法

• ハイアデス中心から30 pc以内に位置する候補を特定するため、PPMXLの自己運動を用いて収束点法を適用した。
• パノラマ・スターリング・サーベイ1（grizy）および2MASSの多バンド光度測定を用い、色-等級基準に基づいて非星団対象をフィルタリングすることで光度的選別を行った。
• すべての候補についてPPMXLの自己運動を照合し、一貫性を確認し、誤検出を低減した。
• クラスタ内の低質量恒星集団における空間的質量分離度を定量化するために、最小全域木アルゴリズムを用いた。
• 検出効率および場の星の混入率を計算し、観測された光度関数および質量関数に完全性および純度の補正を加えた。
• PS1およびSDSSの光度測定にはAB系を、2MASSの近赤外データにはベガ系を用い、一貫性のある光度測定校正を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハイアデス星団における恒星質量関数は、0.1 M⊙までどのように形状しているのか。また、初期質量関数と比較してどう異なるか。
• RQ2 ハイアデスにおける質量分離はどの程度顕著であり、低質量まで集団の把握を拡張した際に、その顕著さが増すか。
• RQ3 L0およびL2.5型矮星を含む、以前に報告された低質量および褐色矮星候補の真のメンバー状態は何か。
• RQ4 天球測定と光度測定の組み合わせによって、深さのある星団調査における場の星の混入はどの程度低減されるか。
• RQ5 更新された質量関数および光度関数は、中年齢の開放星団における動力学的進化の理解にどのように寄与するか。

主な発見

• 0.09–0.43 M⊙のハイアデスメンバー候補を43個新たに同定し、0.15 M⊙未満の既知メンバー数を倍増させた。
• 横方向速度が最大4 km s⁻¹の追加の11個の候補も同定されたが、速度分散が高いため、信頼度は低かった。
• 星団は顕著な質量分離を示しており、質量関数を低質量側に拡張するにつれてその効果がより顕著になった。
• L0型矮星は以前は場の星と分類されていたが、一貫した自己運動と光度測定に基づき、ハイアデスメンバーである可能性が高いと再分類された。
• L2.5型矮星を含む、以前に発表された複数の候補のメンバー状態が、不一致な運動学的および光度的性質のため疑問視された。
• 補正済みの光度関数および質量関数は、0.1 M⊙まで信頼性高く延長されており、星団の低質量恒星集団のより包括的かつ正確な把握が可能になった。