[논문 리뷰] Eclipsing binaries as standard candles: HD 23642 and the distance to the Pleiades

J. Southworth, P. F. L. Maxted외 1명|ArXiv.org|2004. 09. 21.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 45인용 수 86

한 줄 요약

이 논문은 간섭계 데이터로 校정된 표면 밝기 관계를 활용하여 일식 쌍성계까지의 거리를 측정하는 새로운 경험적 방법을 제시한다. 이를 통해 파파루스 성운의 HD 23642에 대해 139.1 ± 3.5 pc의 거리를 유도하였으며, 이 결과는 파파루스 성운의 '긴' 거리 척도를 지지하고 태양과 동일한 금속 및 He 농도를 확인한다. 이는 히파르코스 측위 거리(120 ± 3 pc)와 도전적인 결과이다.

ABSTRACT

We present a reanalysis of the light curves of HD 23642, a detached eclipsing binary star in the Pleiades open cluster, with emphasis on a detailed error analysis. We compare the masses and radii of the two stars to predictions of stellar evolutionary models and find that the metal and helium abundances of the Pleiades are approximately solar. We present a new method for finding distances to eclipsing binaries, of spectral types A to M, using the empirical calibrations of effective temperature versus surface brightness given by Kervella et al. (2004). We use the calibration for K-filter surface brightness to determine a distance of 139.1 +/- 3.5 pc to HD 23642 and the Pleiades. This distance is in excellent agreement with distances found from the use of theoretical and empirical bolometric corrections. We show that the determination of distance, both from the use of surface brightness relations and from the use of bolometric corrections, is more accurate and precise at infrared wavelengths than at optical wavelengths. The distance to HD 23642 is consistent with that derived from photometric methods and Hubble Space Telecscope parallaxes, but is inconsistent with the distance measured using Hipparcos parallaxes of HD 23642 and of other Pleiades stars.

연구 동기 및 목표

• 파파루스 성운에 대한 '긴'(132 ± 3 pc)과 '짧은'(120 ± 3 pc) 거리 척도 간의 괴리를 해결하기 위해.
• 히파르코스 측위 거리가 HD 23642와 파파루스 성운에 대해 경험적 및 이론적 거리 지표와 일치하는지 테스트하기 위해.
• 표면 밝기–효용 온도 캘리브레이션을 활용하여 탈리드된 일식 쌍성계까지의 거리를 측정하는 새로운 거의 경험적인 방법을 개발하고 검증하기 위해.
• 광학 대비 적외선 파장에서의 거리 측정 정밀도와 신뢰성 평가하기 위해.
• 관측된 별 반지름과 이론적 모델을 비교하여 파파루스 성운의 금속 및 He 농도를 결정하기 위해.

제안 방법

• K-band 광도 측정을 위해 Kervella 등(2004)이 제시한 간섭계 표면 밝기–효용 온도 캘리브레이션을 활용하여 별의 표면 밝기를 결정하였다.
• 2MASS 조사에서 확보한 HD 23642의 K-band 광도 측정치에 표면 밝기–온도 관계를 적용하여 빛의 보정 없이 독립적으로 거리를 유도하였다.
• 분광학적 궤도 해법과 광도곡선 모델링을 통합하여 쌍성 성분의 정밀한 질량과 반지름을 도출하였다.
• 관측된 HD 23642 성분의 반지름을 이론적 별진화 모델과 비교하여 금속 및 He 농도를 추정하였다.
• V 및 K 필터에서 경험적 및 이론적 보색보정을 사용하여 거리 정밀도를 평가하고, 표면 밝기 관계로부터의 결과와 비교하였다.
• 은하간 먼지의 붉어짐과 금속 농도가 거리 불확실성에 미치는 영향을 평가하였으며, 더 높은 정밀도를 위해 적외선 파장이 유리하다고 판단하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표면 밝기–효용 온도 관계는 탈리드된 일식 쌍성계에 대해 신뢰할 수 있고 경험적인 거리 측정을 가능하게 하는가?
• RQ2 표면 밝기 관계로부터 유도된 HD 23642의 거리는 파파루스 성운의 기존 '긴' 거리 척도와 일치하는가?
• RQ3 HD 23642의 유도된 거리는 히파르코스 측위 거리(120 ± 3 pc)를 지지하는가, 아니면 반박하는가?
• RQ4 은하간 먼지의 붉어짐과 금속 농도의 불확실성이 광학 대비 적외선 대역에서 거리 정밀도에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ5 관측된 HD 23642 성분의 반지름을 이론적 모델과 비교할 때, 파파루스 성운의 암시적 금속 및 He 농도는 무엇인가?

주요 결과

• K-band 광도 측정을 활용한 표면 밝기 방법으로 HD 23642까지의 거리는 139.1 ± 3.5 pc로 도출되었으며, 이는 파파루스 성운의 '긴' 거리 척도와 일치한다.
• 이 거리는 보색보정을 통한 거리 측정(이론적 K-필터 보정으로 138.8 ± 3.3 pc)과 뛰어난 일치를 보이며, 다른 경험적 방법과도 일치한다.
• 적외선(K-band) 표면 밝기 관계를 활용한 거리 측정은 광학 방법보다 더 높은 정밀도를 보이며, 은하간 먼지의 붉어짐과 금속 농도에 덜 민감하다.
• HD 23642 성분의 관측 반지름은 태양과 동일한 금속 및 He 농도를 가진 별진화 모델과 가장 잘 일치하며, 저금속 농도 설명이 거리 괴리의 원인일 수 없음을 시사한다.
• 표면 밝기 방법으로 유도된 거리는 히파르코스 측위 거리(120 ± 3 pc)와 일치하지 않으며, 파파루스 성운의 히파르코스 데이터에 잠재적인 문제점이 있음을 시사한다.
• 이 방법은 거의 완전히 경험적인 거리 측정 경로를 제공하며, 이론적 보색보정에 대한 의존도를 줄이고 A~M형 탈리드된 일식 쌍성계의 정확도를 향상시킨다.