[論文レビュー] XMM-Newton observations of the sigma Ori cluster. II. Spatial and spectral analysis of the full EPIC field

E. Franciosini, R. Pallavicini+1 more|ArXiv.org|Oct 7, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 58被引用数 41

ひとこと要約

本研究では、XMM-ニュートンによるX線観測を通じて、シグマ・オリ星団の175個のX線源を分析し、そのうち88個が確認済みまたは候補の主系列前星であることを明らかにした。これにより、晩期型のメンバーは中央値log(L_X/L_bol) ~ -3.3のX線活動飽和状態にあり、約40%の源で顕著な変動が観測された。また、コロナ温度は0.3–3 keV、太陽系外の金属量（Z ~ 0.1–0.3 Z☉）を示しており、他の若い星団と一致するが、クラシカルTタウリ星とウェイクド・ラインTタウリ星の間で顕著なスペクトル的差異は認められなかった。

ABSTRACT

We present the results of an XMM-Newton observation of the young (~2-4 Myr) cluster around the hot star sigma Orionis. In a previous paper we presented the analysis of the RGS spectrum of the central hot star; here we discuss the results of the analysis of the full EPIC field. We have detected 175 X-ray sources, 88 of which have been identified with cluster members, including very low-mass stars down to the substellar limit. We detected eleven new possible candidate members from the 2MASS catalogue. We find that late-type stars have a median log L_X/L_bol ~ -3.3, i.e. very close to the saturation limit. We detected significant variability in ~40% of late-type members or candidates, including 10 flaring sources; rotational modulation is detected in one K-type star and possibly in another 3 or 4 stars. Spectral analysis of the brightest sources shows typical quiescent temperatures in the range T_1 ~ 0.3-0.8 keV and T_2 ~ 1-3 keV, with subsolar abundances Z ~ 0.1-0.3 Z_sun, similar to what is found in other star-forming regions and associations. We find no significant difference in the spectral properties of classical and weak-lined T Tauri stars, although classical T Tauri stars tend to be less X-ray luminous than weak-lined T Tauri stars.

研究の動機と目的

• 深いつながりを持つXMM-ニュートン観測を用いて、若いシグマ・オリ星団（2–4 Myr）のX線特性を特徴づけること。
• EPIC全領域にわたるX線源の同定と分類を実施し、非常に低質量星および白色矮星を含むこと。
• 主系列前星のスペクトル的および時間的挙動を調査し、特にクラシカルTタウリ星とウェイクド・ラインTタウリ星の比較を行うこと。
• 星団メンバーのコロナ温度、金属量、X線放射率比（L_X/L_bol）を決定し、他の星形成領域との整合性を評価すること。

提案手法

• EPIC-MOSおよびPN機器を用いたフルフレームモードでのXMM-ニュートン観測を実施し、0.3–7.8 keVのエネルギー範囲と、背景除去後の有効露出時間41–36 ksをカバーした。
• EPIC（MOS1+MOS2+PN）の合成画像を用いた源検出および光度測定を実施し、標準SASタスクを用いて源抽出と背景差し引きを実行した。
• 最も明るい源のスペクトル適合にはXSPECを用い、二温度APECプラズマモデルを用いて温度、元素分画、発光度を導出した。
• 光度曲線解析を通じて変動性を評価し、個々の星におけるフレアおよび回転調制を特定した。
• 2MASSおよび光学カタログとのクロス照合により、星団メンバーまたは候補としての分類が可能となり、M7.5スペクトル型までの白色矮星を含めた。
• CTTSおよびWTTSのスペクトル解析を比較し、コロナ温度、金属量、X線放射度における差異を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 シグマ・オリ星団における主系列前星のX線放射度分布および活動度（L_X/L_bol）はいかなるものか？
• RQ2 本星団におけるクラシカルTタウリ星とウェイクド・ラインTタウリ星のコロナ温度および金属量は、どのように比較されるか？
• RQ3 低質量および準星体の変動行動はどのようなものであり、磁気活動に関する何を示唆しているか？
• RQ4 星団メンバーと非メンバーとの間でX線特性に顕著な差異があるか。また、汚染が観測された放射度分布に与える影響はいかなるものか？

主な発見

• 合計175個のX線源が検出され、そのうち88個が星団メンバーとして同定された。これは、非常に低質量星およびM7.5スペクトル型までの白色矮星を含む。
• 晩期型星団メンバーは中央値log(L_X/L_bol) ~ -3.3を示し、X線活動の近似的な飽和状態にあり、他の若い星団と一致する。
• 晩期型メンバーまたは候補の約40％が顕著な変動を示しており、そのうち10個のフレア源が特定された。K型星で1例の回転調制が検出されたほか、さらに3–4例が可能性として示唆された。
• 最も明るい源のスペクトル解析から、典型的な静止状態の温度T1 ~ 0.3–0.8 keVおよびT2 ~ 1–3 keVが得られ、太陽系外の金属量Z ~ 0.1–0.3 Z☉が示された。
• クラシカルTタウリ星とウェイクド・ラインTタウリ星の間でコロナ温度や金属量に顕著な差異は認められなかったが、CTTSはWTTSに比べてX線放射度が低めに推移した。
• 2つの白色矮星（S Ori 3およびS Ori 25）および1つの非常に低質量星（SWa 203）は顕著な変動を示し、SWa 203（M5型）ではフレアが検出された。これは準星体におけるX線活動の確認を示している。