[논문 리뷰] IPHAS and the symbiotic stars. I. Selection method and first discoveries

R. L. M. Corradi, E. R. Rodríguez–Flores외 8명|ArXiv.org|2007. 12. 14.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 22인용 수 58

한 줄 요약

이 논문은 IPHAS와 2MASS의 적외광 영역 색상 정보를 조합한 새로운 광도적 선별 방법을 제시하여 은하수의 북반천부에서 후보 심비오티크 별을 식별한다. 이 방법은 4,338개의 Hα 선을 방출하는 항성들 중에서 1,183개의 후보를 성공적으로 분리하였으며, 세 개의 새로운 시스템이 분광학적으로 확인되어 이 방법의 체계적 발견 능력이 검증되었다.

ABSTRACT

The study of symbiotic stars is essential to understand important aspects of stellar evolution in interacting binaries. Their observed population in the Galaxy is however poorly known, and is one to three orders of magnitudes smaller than the predicted population size. IPHAS, the INT Photometric Halpha survey of the Northern Galactic plane, gives us the opportunity to make a systematic, complete search for symbiotic stars in a magnitude-limited volume, and discover a significant number of new systems. A method of selecting candidate symbiotic stars by combining IPHAS and near-IR (2MASS) colours is presented. It allows us to distinguish symbiotic binaries from normal stars and most of the other types of Halpha emission line stars in the Galaxy. The only exception are T Tauri stars, which can however be recognized because of their concentration in star forming regions. Using these selection criteria, we discuss the classification of a list of 4338 IPHAS stars with Halpha in emission. 1500 to 2000 of them are likely to be Be stars. Among the remaining objects, 1183 fulfill our photometric constraints to be considered candidate symbiotic stars. The spectroscopic confirmation of three of these objects, which are the first new symbiotic stars discovered by IPHAS, proves the potential of the survey and selection method.

연구 동기 및 목표

• 은하수에서 예측된 심비오티크 별의 수와 관측된 수의 상당한 격차를 해결하고자 하며, 체계적 설문조사의 부족으로 아직 잘 규명되지 않은 상태이다.
• 특히 T 타우리 별과 같은 다른 Hα 선을 방출하는 천체와 심비오티크 별을 광도적 색상 기준으로 구분하는 데 도전한다.
• 깊고 넓은 영역의 Hα 광도 측정 자료를 제공하는 IPHAS 설문조사와 2MASS의 적외광 영역 자료를 융합하여, 등급 제한이 있는 체계적 심비오티크 별 탐색을 가능하게 한다.
• 일반 항성과 다른 발광선 인구들과 구분되는 S형(별성)과 D형(먼지성) 심비오티크 별을 분리하는 강력한 선별 기준을 개발한다.
• 후보 시스템의 분광학적 확인을 위해 후속 관측 캠프를 시작하여 은하수 내 심비오티크 별의 통계적 집계를 향상시킨다.

제안 방법

• IPHAS의 g, r, i 및 Hα magnitude와 2MASS의 J, H, Ks magnitude를 사용하여 색상-색상 다이어그램 분석을 수행하여 심비오티크 별을 다른 Hα 방출체와 구분한다.
• 심비오티크 별이 색상-색상 다이어그램에서 뚜렷한 위치를 차지하고 있음을 바탕으로, (r-i) 대 (H-K) 및 (g-r) 대 (J-H) 다이어그램에서의 선별 기준을 정의하여 일반 항성과 B형 항성과 구분한다.
• 네 개의 가장 가까운 Hα 방출체까지의 평균 거리로 정의된 군집화 파라미터를 사용하여 공간적으로 분리된 심비오티크 별과 군집된 T 타우리 별을 구분한다.
• Witham 등(2008)이 제시한 4,338개의 Hα 방출 항성 목록에 이 방법을 적용하여 B형 항성(1,500–2,000개 후보)을 걸러내고 1,183개를 후보 심비오티크 별로 유지한다.
• 공간적 고립도가 높고 근적외선 과잉이 일관된 후보를 우선순위에 올려 T 타우리 별에 의한 오염을 최소화한다.
• 후보 중 일부에 대해 분광학적 후속 관측을 수행하여 냉각 거대 항성의 흡수선과 고에너지 이온화 종류의 방출선을 동시에 탐지함으로써 심비오티크 성격을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IPHAS와 2MASS의 온실 및 적외광 영역 광도 자료를 조합하여 은하수 천구의 다른 Hα 방출 천체들 중에서 후보 심비오티크 별을 효과적으로 분리할 수 있는가?
• RQ2 T 타우리 별은 얼마나 많은 오염을 일으키며, 공간 군집 특성을 통해 이들을 분리할 수 있는가?
• RQ3 색상-색상 선별 방법이 S형(별성)과 D형(먼지성) 심비오티크 별을 얼마나 효과적으로 구분하는가?
• RQ4 이 방법을 통해 새로운 심비오티크 별 발견의 수확률은 얼마이며, 분광학적 확인을 통해 그 신뢰성이 검증될 수 있는가?
• RQ5 이 방법을 통해 은하수의 등급 제한 영역에서 심비오티크 별의 통계적으로 완전한 집계를 가능하게 할 수 있는가?

주요 결과

• 이 방법은 4,338개의 Hα 방출 항성들 중에서 1,183개의 후보 심비오티크 별을 성공적으로 분리하였으며, 광도 기준에 따라 817개는 S형, 366개는 D형으로 분류되었다.
• 분광학적 후속 관측을 통해 세 개의 새로운 심비오티크 별—IPHAS Sy 1, Sy 2, Sy 3—이 확인되어 광도적 선별 방법의 타당성이 검증되었다.
• 확인된 시스템은 심비오티크 이중성의 특징적인 스펙트럼 신호를 보이며, 냉각 거대 항성의 흡수선과 고에너지 이온화 종류의 방출선이 동시에 관측되었다.
• T 타우리 별이 주요 오염원이며, 색상-색상 다이어그램에서 S형 심비오티크 별과 겹치지만, 공간 군집성과 스펙트럼 형태로 구분 가능하다.
• IPHAS Sy 3의 추정된 반지름(~30 R☉)과 약 1 kpc의 거리에서의 관측은 주계열 전 전진 상태의 별과 부합하지 않으며, 반대로 적색 거대 항성과 일치하여 심비오티크 별로 분류하는 데 타당성을 뒷받침한다.
• 군집화 파라미터는 고립된 심비오티크 별과 T 타우리 별이 일반적으로 군집하는 특성 간의 구분에 효과적이며, 후보 샘플의 순도를 향상시켰다.