[논문 리뷰] Messier 35 (NGC2168) DANCe I. Membership, proper motions and multi-wavelength photometry

H. Bouy, E. Bertin외 8명|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|2015. 01. 19.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 22인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 다중 에포크 지상 기반 적외선 및 가시광선 영상 데이터를 사용하여 메시에 35(M35, NGC 2168)의 체계적인 소속성 분석을 수행하여 338,892개의 천체에 대해 운동량과 광도를 유도한다. 이 연구는 50퍼센트 이상의 소속 확률을 가진 후보 성운 성운 4,349개를 식별하여, 이 젊은 산개성운에서 케플러 K2 광도 변화 곡선을 해석하는 데 필수적인 정량적 카탈로그를 제공한다.

ABSTRACT

We aim at identifying the cluster's members by deriving membership probabilities for the sources within 1 degree of the cluster's center, going further away than equivalent previous studies. We measure accurate proper motions and multi-wavelength (optical and near-infrared) photometry using ground based archival images of the cluster. We use these measurements to compute membership probabilities. The list of candidate members from Barrado+2001 is used as training set to identify the cluster's locus in a multi-dimensional space made of proper motions, luminosities and colors. The final catalog includes 338892 sources with multi-wavelength photometry. Approximately half (194452) were detected at more than two epochs and we measured their proper motion and used it to derive membership probability. A total of 4349 candidate members with membership probabilities greater than 50% are found in this sample in the luminosity range between 10 and 22mag. The slow proper motion of the cluster and the overlap of its sequence with the field and background sequences in almost all color-magnitude and color-color diagrams complicate the analysis and the contamination level is expected to be significant. Our study nevertheless provides a coherent and quantitative membership analysis of Messier 35 based on a large fraction of the best ground-based data sets obtained over the past 18 years. As such, it represents a valuable input for follow-up studies using in particular the Kepler K2 photometric time series.

연구 동기 및 목표

• 다중 차원 접근법을 통해 운동량과 다파장 광도를 융합하여 메시에 35(M35, NGC 2168)의 성운 성운을 식별한다.
• 이전의 소속성 연구를 향상시키기 위해 분석 범위를 더 넓은 시야(1도 반경)로 확장하고, 더 포괄적인 데이터 세트를 사용한다.
• 소속 확률이 50퍼센트 이상인 4,349명의 후보 성운 성운에 대해 정량적이고 확률 기반의 소속성 카탈로그를 제공하여 고정밀 별진화 연구를 지원한다.
• 색온도도 및 색색도 그림에서 겹치는 성운과 필드 성운의 시퀀스로 인한 오염 문제를 다룬다.
• 케플러 K2의 고정밀 광도 시간 시리즈 분석을 위한 강력하고 데이터 기반의 입력 자료를 제공한다.

제안 방법

• CFHT, 아이작 뉴턴 천문대, UKIRT, 스바루 등 여러 관측소의 기록된 적외선 및 가시광선 영상 데이터를 확보하여 18년 간의 데이터를 확보한다.
• 338,892개의 천체에 대해 다파장 광도를 수행하여, 가시광선에서 약 21~22등급, 적외선에서 약 19등급의 깊이에 도달한다.
• 다수의 에포크(2회 이상)에서 검출된 194,452개의 천체에 대해 천체측량 감소 기법을 사용하여 운동량을 측정한다.
• Barrado y Navascués 등(2001)의 훈련 세트를 사용하여 다차원 운동량, 색상, 등급 공간에서 성운의 궤적을 보정하고 소속 확률을 보정한다.
• 다에포크 천체측량 및 광도 공간에서의 통계적 군집을 기반으로, 성운 성운과 필드 및 배경 오염자 간의 구분을 위한 확률 기반 소속성 분류기 알고리즘을 적용한다.
• 기존 문헌의 추정치와 비교하여 결과를 검증하고, 작은 영역에서의 이전 조사와 일관성을 확인하였으며, 겹치는 시퀀스로 인한 상당한 오염에도 불구하고 일관된 결과를 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지상 기반 다에포크 데이터를 사용하여 메시에 35에 대해 가장 정확하고 완전한 소속성 카탈로그는 무엇인가?
• RQ2 운동량과 다파장 광도는 메시에 35에서 성운 성운과 필드 및 배경 성운을 분리하는 데 어떻게 향상되는가?
• RQ3 성운과 필드 인구의 시퀀스가 겹치는 것으로 인해 색온도도 및 색색도 그림에서 오염 수준은 어느 정도인가?
• RQ4 유도된 소속 확률은 이전 연구와 비교해 볼 때 완전성과 신뢰성 측면에서 어떻게 다른가?
• RQ5 이 카탈로그는 메시에 35에서 케플러 K2의 고정밀 광도 변화 곡선 분석을 통해 별의 자전 및 진화 연구를 얼마나 잘 지원할 수 있는가?

주요 결과

• 338,892개의 천체에 대해 다파장 광도를 제공한 카탈로그를 제작하였으며, 이 중 194,452개는 운동량이 측정되었다.
• 소속 확률이 50퍼센트 이상인 후보 성운 성운 총 4,349개를 식별하였으며, 이는 10등급에서 22등급의 등급 범위에 분포해 있다.
• 이 중 1,726명의 성운 성운은 확률이 75퍼센트 이상이었고, 305명은 95퍼센트 이상이었으며, 이는 고신뢰도의 성운 성운임을 시사한다.
• 색온도도 및 색색도 그림에서 성운, 필드, 배경 시퀀스의 겹침으로 인해 상당한 오염이 있음을 확인하였다.
• 오염에도 불구하고, 이 연구는 지금까지 가장 광범위한 지상 기반 데이터 세트를 기반으로 일관성 있고 정량적이며 대규모의 소속성 분석을 수행하였다.
• 결과적으로 도출된 카탈로그는 케플러 K2 미션의 고정밀 광도 시간 시리즈 분석을 해석하는 데 필수적인 자원이 되었다.