[논문 리뷰] Proper-motion binaries in the Hipparcos Catalogue. Comparison with radial velocity data

A. Frankowski, Sylvie Jancart외 1명|ArXiv.org|2006. 12. 15.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 55인용 수 49

한 줄 요약

이 연구는 카이제곱 검정을 사용하여 히파르코스 천체표와 티코-2 운동량을 비교함으로써 히파르코스 천체표 내 적절한 운동 이중성 항성들을 규명한다. 이는 1,000~30,000일의 궤도 주기와 20 밀리아르세크 이상의 천문학적 거리 측정값을 가진 시스템에서 거의 100%의 높은 탐지 효율성을 보여주며, 적절한 운동 이중성 항성들이 스펙트로스코픽 이중성과 간섭 측정 이중성 사이의 핵심적 빈도를 메우고 있음을 확인한다. 제네바-코펜하겐 조사에서 F 및 G 주계열 항성의 15.2%가 반사 운동 데이터에서는 관측되지 않는 천문학적 운동을 보이고 있다.

ABSTRACT

The comparison of the proper motions constructed from positions spanning a short (Hipparcos) or long time (Tycho-2) makes it possible to uncover binaries with periods of the order of or somewhat larger than the short time span, since the unrecognised orbital motion will then add to the proper motion. A list of candidate proper motion binaries is constructed from a chi^2 test evaluating the statistical significance of the difference between the Tycho-2 and Hipparcos proper motions for 103134 stars in common between the two catalogues (excluding components of visual systems). The paper focuses on the evaluation of the detection efficiency of proper-motion binaries, using different kinds of control data (mostly radial velocities). The detection rate for entries from the Ninth Catalogue of Spectroscopic Binary Orbits (SB9) is evaluated, as well as for stars like barium stars, which are known to be all binaries. Proper motion binaries are efficiently detected for systems with parallaxes in excess of ca. 20 mas, and periods in the range 1000 - 30000 d. The shortest periods in this range (1000 - 2000 d) may appear only as DMSA/G binaries (accelerated proper motion in the Hipparcos Double and Multiple System Annex). Proper motion binaries detected among SB9 systems having periods shorter than about 400 d hint at triple systems. A list of 19 candidate triple systems is provided. Binaries suspected of having low-mass (brown-dwarf-like) companions are listed as well. Among the 37 barium stars with parallaxes larger than 5 mas, only 7 exhibit no evidence for duplicity whatsoever (be it spectroscopic or astrometric). Finally, the fraction of proper-motion binaries shows no significant variation among the various (regular) spectral classes, when due account is taken for the detection biases.

연구 동기 및 목표

• 장기 기반 운동량 비교를 통해 히파르코스 천체표 내 적절한 운동 이중성 항성의 탐지 효율성을 평가하는 것.
• 특히 저질량 또는 경사진 궤도를 가진 항성들에 의해 빠지게 되는 라디얼 속도 조사에서 빠진 후보 이중성을 식별하고 검증하는 것.
• 스펙트럼 유형, 빛의 강도 등급, 바륨 항성 및 Am 항성과 같은 이중성 하위 유형을 포함한 다양한 조건에서 적절한 운동 이중성 항성 탐지의 완전성을 평가하는 것.
• 특히 향후 우주 천문학 미션을 배경으로 삼아, 적절한 운동 이중성 항성이 전체 이중성 빈도에 기여하는 정도를 규명하는 것.

제안 방법

• 103,134개의 공통 항성에 대해 티코-2와 히파르코스의 운동량을 비교하기 위해 카이제곱 검정을 적용하여 궤도 운동을 나타내는 유의미한 차이를 식별한다.
• 이 방법은 천문학적 거리 측정값이 5 밀리아르세크 이상이고 궤도 주기가 100~5,000일 사이인 항성에 집중하며, 계산 부담을 줄이기 위해 원형 궤도를 가정한다.
• 통제 샘플을 사용하여 탐지 효율을 평가한다: $S\text{B}^{9}$의 스펙트로스코픽 이중성, 바륨 항성, 제네바-코펜하겐 조사의 F/G 주계열 항성.
• 후보 시스템은 DMSA/G(가속된 운동량) 또는 DMSA/O(천문학적 이중성)로 표시하며, 빨간 항성에서 색의 변화 영향을 추가로 검토한다.
• 삼중성 후보 시스템은 $S\text{B}^{9}$의 주기와 관측된 운동량 변화를 비교하여 식별한다.
• 특히 저천문학적 거리 측정값 및 고광도 시스템에서의 탐지 편향을 보정하기 위해 통계적 보정을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 장기 기반 티코-2 운동량과 비교했을 때, 히파르코스 천체표 내 적절한 운동 이중성 항성의 탐지 효율은 어떠한가?
• RQ2 라디얼 속도 조사에서 탐지되지 않은 F 및 G 주계열 항성에서 적절한 운동 이중성 항성은 총 이중성 빈도에 어떻게 기여하는가?
• RQ3 단기 궤도 주기(1,000~2,000일)를 가진 시스템은 DMSA/G(가속된 운동량)로 탐지되는 것이 DMSA/O(천문학적 궤도)로 탐지되는 것보다 선호되는가?
• RQ4 바륨 항성과 Am 항성은 적절한 운동 이중성 항성의 비율이 높아 보이며, 이는 이들의 이중성 인구에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 라디얼 속도 방법으로는 탐지되지 않는 저질량 또는 경사진 궤도를 가진 보조 항성들을 탐지하는 데 적절한 운동 이중성 항성의 역할은 무엇인가?

주요 결과

• 1,000~30,000일의 궤도 주기와 20 밀리아르세크 이상의 천문학적 거리 측정값을 가진 시스템에서 적절한 운동 이중성 항성은 거의 100%의 효율로 탐지된다.
• 1,000~2,000일의 궤도 주기를 가진 시스템은 DMSA/G(가속된 운동량)로 탐지되는 것이 DMSA/O로 탐지되는 것보다 더 효과적이다.
• $S\text{B}^{9}$ 시스템 중 주기가 1,000일 이하인 경우, 적절한 운동 이중성 항성은 일반적으로 더 긴 주기를 가진 구성 성분을 포함한 삼중성 시스템을 나타낸다.
• 19개의 후보 삼중성 항성 목록이 제공되며, 그 중 16개는 문헌 검색을 통해 확인되었다.
• 제네바-코펜하겐 F 및 G 주계열 항성 샘플에서 스펙트로스코픽으로 탐지되지 않은 적절한 운동 이중성 항성은 이중성 비율에 5.5%를 추가하며, 총 비율은 20.7±0.8%로 증가한다.
• 전체적으로 적절한 운동 이중성 항성의 빈도는 F-M 스펙트럼 유형에서 약 10.1±0.4%이며, 탐지 편향을 보정한 후에도 유의미한 변화가 없어, 이전에 태양형 항성에서 높은 비율이었다는 주장과 정면으로 배치된다.