[논문 리뷰] A deep look into the core of young clusters. II. lambda-Orionis

H. Bouy, N. Huélamo외 15명|arXiv (Cornell University)|2009. 07. 02.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 28인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 시야 제한 및 적응형 광학 영상 기반으로 청소년기인 λ-오리온스 별단의 중심부에서 매우 낮은 질량 및 준별성 성분을 식별하기 위해 깊이 있는 다파장 조사 수행함. 9개의 새로운 후보 성원을 보고하고, 시각적 다중 시스템 3개를 해결함. 이 중에는 F8V 별에 155 AU 떨어진 가능성이 있는 백색왜성 연성 성원이 포함되어 있으며, 중심 O8III 별 주변 1–2.5" 범위 내에서 질량이 큰 성원이 존재하지 않음을 규명함.

ABSTRACT

Over the past years, the lambda-Orionis cluster has been a prime location for the study of young very low mass stars, substellar and isolated planetary mass objects and the determination of the initial mass function and other properties of low mass cluster members. In the continuity of our previous studies of young associations cores, we search for ultracool members and new multiple systems within the central 5.3' (~0.6pc) of the cluster. We obtained deep seeing limited J, Ks-band images of the 5.3' central part of the cluster with NTT/SofI and H-band images with CAHA/Omega2000. These images were complemented by multi-conjugate adaptive optics (MCAO) H and Ks images of the 1.5' central region of the lambda-Orionis cluster obtained with the prototype MCAO facility MAD at the VLT. The direct vicinity of the massive lambda-Ori O8III-star was probed using NACO/SDI at the VLT. Finally, we also retrieved Spitzer IRAC images of the same area and used archival Subaru Suprime-Cam and CFHT CFHT12K i-band images. We report the detection of 9 new member candidates selected from optical and near-IR color-color and color-magnitude diagrams and 7 previously known members. The high spatial resolution images resolve 3 new visual multiple systems. Two of them are most likely not members of the association. The third one is made of a brown dwarf candidate companion to the F8V star HD36861C. The simultaneous differential images allow us to rule out the presence of visual companions more massive than M>0.07Msun in the range 1-2.5", and M>0.25Msun in the range 0.5-2.5"

연구 동기 및 목표

• λ-오리온스 별단의 중심 5.3′ 내에서 매우 낮은 질량 및 준별성 성원을 식별함. 이는 청소년기 질량 함수를 연구하는 데 핵심적인 장소임.
• 특히 백색왜성 또는 낮은 질량 성원을 포함한 시각적 다중 시스템을 별단의 조밀한 중심부에서 탐지하고 특성화함.
• 고대비 영상 기법을 적용하여 질량이 큰 λ-오리온스 O8III 이중성 주변의 해석 불가능한 연성 성원의 존재를 제약함.
• 지상 및 저궤도 천체망원경에서 확보한 다시주기 및 다파장 데이터를 활용하여 청소년기 별단 환경 내 낮은 질량 및 준별성 천체의 집계를 향상함.

제안 방법

• NTT/SofI를 이용해 J, Ks 대역 영상 및 CAHA/Omega2000를 이용해 H 대역 영상을 확보하여 시야 제한 해상도로 별단 중심부를 탐사함.
• VLT에서 MAD 장치를 이용한 다중 공액 적응형 광학(MCAO)을 적용하여 H 및 Ks 대역에서 1.5′ 중심 영역에서 회절 한계 해상도의 영상 확보함.
• VLT의 NACO/SDI를 이용한 직접 영상 촬영을 통해 밝은 λ-오리온스 O8III 별 주변의 고대비 영역 탐색함.
• Spitzer IRAC, Subaru Suprime-Cam, CFHT CFHT12K i-대역 영상 데이터를 융합하여 옵티컬 및 근적외선 파장에서의 광학적 커버리지 향상함.
• 색깔-색깔도 및 색깔-등급도 분석을 적용하여 별단 시퀀스에 대한 광학적 성질에 기반한 후보 성원 식별함.
• 해상도가 있는 시스템의 천문학적 및 광학적 분석을 수행하여 물리적 연계성 및 성원 상태 평가함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 λ-오리온스 별단 중심 5.3′ 내에서 매우 낮은 질량 및 준별성 천체의 인구는 어떻게 되며, 초기 질량 함수에 어떤 기여를 하는가?
• RQ2 별단 중심부에 백색왜성 또는 낮은 질량 성원을 포함한 해석 불가능한 시각적 다중 시스템이 존재하는가? 궤도 특성은 무엇인가?
• RQ3 1–2.5" 분리 거리 내에서 질량이 큰 λ-오리온스 O8III 별 주변에 준별성 연성 성원이 존재할 수 있는 상한선은 무엇인가?
• RQ4 새로가 해결된 시스템의 광학적 및 천문학적 성질은 별단 시퀀스와 어떻게 비교되며, 성원 및 물리적 연계성에 대해 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 색깔-색깔도 및 색깔-등급도 분석 기반으로 Ks 등급이 13.27에서 17.25 mag 사이인 9개의 새로운 매우 낮은 질량 및 준별성 후보 성원을 식별함.
• 세 개의 시각적 다중 시스템을 해결함: LOri-MAD-20 및 -19 (분리 0.515″), LOri-MAD-23 및 -22 (0.944″), LOri-MAD-30 및 -29 (0.384″). 이 중 마지막 시스템은 잠재적 F8V 별에 백색왜성 연성 성원이 있을 수 있음.
• LOri-MAD-30 및 -29 시스템이 물리적으로 연계되어 있다면, F8V 별과 0.040 M☉의 백색왜성 연성 성원이 약 155 AU의 투영 거리로 분리되어 있음.
• NACO/SDI를 이용한 고대비 영상으로 λ-오리온스 O8III 별 주변 1–2.5″ 범위 내에서 0.07 M☉ 이상의 시각적 연성 성원이 존재하지 않음을 규명하였으며, 0.5–2.5″ 범위 내에서는 0.25 M☉ 이상의 성원이 존재하지 않음.
• 두 외곽 쌍(Lori-MAD-20 및 -19, LOri-MAD-23 및 -22)은 별단 시퀀스와 색깔 및 빛의 세기에서 일관성이 없어 물리적 성원일 가능성은 낮음.
• 청소년기 별단 환경에서 태양형 별 주위에 155 AU 거리에 백색왜성 연성 성원이 존재할 가능성이 있는 것은 흔치 않으며, 이는 필드 및 다른 청소년 연합에서의 낮은 빈도를 감안할 때 흥미롭고 중요한 발견임.