[논문 리뷰] Global survey of star clusters in the Milky Way II. The catalogue of basic parameters

N. V. Kharchenko, А. Э. Пискунов외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 08. 27.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 21인용 수 310

한 줄 요약

이 논문은 PPMXL과 2MASS에서 유일한 천체측위 및 적외선 광도 데이터를 사용하여 은하수 은하의 3,006개의 성운을 포함하는 종합적이고 균일한 Milky Way Star Clusters (MWSC) 목록을 제시한다. 이 목록은 1,500개의 성운에 대해 처음으로 파라미터가 결정되었으며, 태양으로부터 약 1.8 kpc까지 거의 완전한 커버리지가 이루어졌으며, 주로 입력 목록의 불완전성으로 인해 태양으로부터 1 kpc 이내의 가장 오래된 산개성운을 제외하고는 정확하고 일관된 파라미터(위치, 운동, 거리, 연령, 적색화, 조건반경)를 제공한다.

ABSTRACT

Although they are the main constituents of the Galactic disk population, for half of the open clusters in the Milky Way reported in the literature nothing is known except the raw position and an approximate size. The main goal of this study is to determine a full set of uniform spatial, structural, kinematic, and astrophysical parameters for as many known open clusters as possible. On the basis of stellar data from PPMXL and 2MASS, we used a dedicated data-processing pipeline to determine kinematic and photometric membership probabilities for stars in a cluster region. For an input list of 3784 targets from the literature, we confirm that 3006 are real objects, the vast majority of them are open clusters, but associations and globular clusters are also present. For each confirmed object we determined the exact position of the cluster centre, the apparent size, proper motion, distance, colour excess, and age. For about 1500 clusters, these basic astrophysical parameters have been determined for the first time. For the bulk of the clusters we also derived the tidal radius. We estimated additionally average radial velocities for more than 30% of the confirmed clusters. The present sample (called MWSC) reaches both the central parts of the Milky Way and its outer regions. It is almost complete up to 1.8 kpc from the Sun and also covers neighbouring spiral arms. However, for a small subset of the oldest open clusters ($\log t \gtrsim 9$) we found some evidence of incompleteness within about 1 kpc from the Sun.

연구 동기 및 목표

• 은하수 성운의 완전하고 균일하며 편향이 없는 샘플을 만들고, 잘 결정된 천체물리적 파라미터를 확보하는 것.
• 기존에 알려진 산개성운의 절반 정도가 이전에는 대략적인 위치와 크기 이외의 정보가 없었기 때문에, 신뢰할 수 있고 균일한 데이터의 부족을 해결하는 것.
• 은하수 디스크 전반에 걸쳐, 특히 중심 영역과 외부 spiral arm까지 성운 파라미터의 완전성과 정확성을 향상시키는 것.
• 문헌 기반 입력 목록의 불완전성을 특정하게 규명하고, 특히 태양 주변의 오래된 산개성운에 대해 이를 분석하는 것.
• 일관된 천구 전역 목록을 제공함으로써 향후 성운 형성, 진화 및 은하 구조 연구의 기초를 마련하는 것.

제안 방법

• PPMXL과 2MASS 천체 전체 천체군 목록의 일관된 데이터 처리 파이프라인을 사용하여 천체측위 및 적외선 광도 데이터를 통합한다.
• 성운 영역 내 항성의 운동 및 광도 멤버십 확률을 계산하여 성운 구성원과 천구 별을 구분한다.
• 모든 대상에 대해 일관된 방법으로 중심 위치, 시야 반경, 운동, 거리, 색상 초과, 연령을 유도한다.
• 유도된 성운 파라미터와 항성 밀도 프로파일을 사용하여 98퍼센트의 확인된 성운에 대해 조건반경을 추정한다.
• 문헌 측정치와 성운 멤버십 데이터를 결합하여 확인된 성운의 30퍼센트에 대해 라디얼 속도를 추정한다.
• 문헌에서 얻은 3,784개의 이름이 부여된 성운으로 구성된 입력 목록을 데이터와 대조하여 3,006개의 확인된 실체를 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하수에 실제로 존재하는 성운의 진정한 수는 얼마이며, 문헌에 누락된 성운은 얼마나 되는가?
• RQ2 태양 주변의 현재 산개성운 샘플은 얼마나 완전한가, 특히 가장 오래된 성운에 대해선 어떠한가?
• RQ3 이름이 부여된 성운의 입력 목록이 조사에서 체계적인 불완전성을 얼마나 유발하는가, 특히 태양 근처의 오래된 산개성운에 대해선 어떠한가?
• RQ4 PPMXL과 2MASS 데이터를 사용하여 균일하고 천구 전역의 파이프라인으로 성운의 천체물리적 파라미터를 신뢰성 있게 유도할 수 있는가?
• RQ5 다른 연령대에서 산개성운과 구형성운의 공간적 및 운동적 분포는 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• MWSC 목록은 확인된 성운 3,006개를 포함하며, 입력 목록의 3,784개 이름이 부여된 성운 중 79퍼센트가 실체적인 객체임을 확인했다.
• 약 1,500개의 성운—확인된 샘플의 약 50퍼센트—에 대해 거리, 연령, 적색화와 같은 기본 천체물리적 파라미터가 처음으로 유도되었다.
• 조사가 태양으로부터 약 1.8 kpc까지 거의 완전한 커버리지에 도달했으며, 은하수 디스크에서의 완전성은 1.8 kpc로 제한된다.
• 태양으로부터 1 kpc 이내의 가장 오래된 산개성운(log t ≥ 9)에 대해 불완전성이 확인되었으며, 입력 목록에 누락된 것으로 추정되는 약 40개의 성운이 존재한다.
• 확인된 성운의 98퍼센트에 대해 조건반경이 결정되었으며, 문헌 데이터를 사용하여 샘플의 30퍼센트에 대해 평균 반경속도가 추정되었다.
• 은하수 Z축을 따라 성운의 분포는 약 6 Gyr에서 오래된 산개성운에서 젊은 구형성운으로의 부드러운 전이를 보이며, 더 오래된 구형성운일수록 수직 분산이 증가한다.