[논문 리뷰] Rotation periods for stars of the TW Hydrae association

W. A. Lawson, Lisa A. Crause|CERN Bulletin|2005. 01. 24.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 TW Hydrae 혜성군(TWA) 내 12개 시스템의 16颗의 별들에 대해 자전 주기를 측정하여 두 가지 다른 집단을 밝혀냈다: TWA 1–13 (중앙값 주기 4.7일, 약 10 Myr, 약 55 pc), TWA 14–19 (중앙값 주기 0.7일, 약 17 Myr, 약 90 pc). 데이터는 이 두 집단이 공간적으로도, 자전적으로도 상이함을 보이며, TWA 14–19는 TWA의 연장선이 아니라 Ophiuchus-Scorpius-Centaurus OB 혜성군의 Lower Centaurus-Crux(LCC) 하위집단에 속해 있을 가능성이 높다.

ABSTRACT

We have conducted a photometric study of late-type members of the TW Hydrae association (TWA) and measured the rotation periods for 16 stars in 12 systems. For TWA stars listed by Webb et al. and Sterzik et al. (TWA 1-13; led by TW Hya = TWA 1) we find a median period of 4.7 d. However, for stars that we measured in the TWA 14-19 group identified by Zuckerman et al., we find a median period of only 0.7 d. The period distributions of the two groups cannot be reconciled at the 3-sigma significance level. Using photometric arguments supported by the Hipparcos distance to HD 102458 (= TWA 19A), we find that TWA 14-19 reside at an average distance of d \approx 90 pc, spatially at the near boundary of the Lower Centaurus-Crux (LCC) subgroup of the Ophiuchus-Scorpius-Centaurus OB-star association (OSCA). Proper motions for HD 102458, TWA 14, 18 and 19B link these stars to the LCC subgroup. From Hertzsprung-Russell (H-R) diagram placement, we derive an age of \approx 17 Myr for the HD 102458 system that may be the representative age for the TWA 14-19 group. Merging various lines of evidence, we conclude that these stars form a spatially- and rotationally-distinct population of older pre-main sequence (PMS) stars, rather than being an extension of the TWA beyond those stars associated with TW Hya that have an age of \sim 10 Myr and reside at d \approx 55 pc. Instead, TWA 14-19 likely represent the population of low-mass stars still physically associated with the LCC subgroup.

연구 동기 및 목표

• TW Hydrae 혜성군(TWA)의 저형성 별들에 대해 다중 에포크 광도 측정을 통해 자전 주기를 측정하기.
• TWA 14–19가 TWA와 물리적으로 연관되어 있는지, 아니면 다른 별 집단의 일부인지에 대한 애매함을 해소하기.
• TWA 1–13과 TWA 14–19 집단 간의 공간적, 운동학적, 연령적 차이를 규명하기.
• 관측된 자전 주기 분포의 차이가 별도의 진화 역사 또는 다른 별 혜성군에의 소속을 반영하는지 테스트하기.

제안 방법

• 남아프리카 천문대의 수서스 필드 스테이션에 위치한 1m 망원경을 사용해 V- 및 I-대역 다중 에포크 광도 측정을 수행함.
• 2000년과 2001년 관측 런의 광도곡선을 분석하여 빛의 변화에서 주기성 탐지 방법을 통해 자전 주기를 측정함.
• HD 102458(TWA 19A)의 Hipparcos 연직 및 운동량 데이터를 활용해 거리와 Lower Centaurus-Crux(LCC) 하위집단과의 운동학적 일치성을 추정함.
• PMS 진화 모델(Siess et al. 2000)을 사용해 주로 HD 102458와 같은 핵심 별의 연령을 추정하기 위해 허츠프룽-라소스(H-R) 다이어그램에 배치함.
• 기존의 LCC 하위집단 구성원들과의 운동량과 공간 위치를 비교하여 운동학적 소속도 평가함.
• TWA 1–13과 TWA 14–19의 자전 주기 분포를 비교하기 위해 3-σ 통계적 검정을 적용하여 주기 분포의 유의성 평가함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 TWA 14–19 별들은 TWA와 물리적으로 연관되어 있는가, 아니면 다른 별 집단에 속해 있는가?
• RQ2 TWA 14–19 집단의 진짜 거리와 연령은 무엇이며, TWA 1–13 집단과 비교해 보면 어떠한가?
• RQ3 두 TWA 하위집단 간의 자전 주기 차이가 별도의 진화 단계 또는 물리적 소속을 반영하는가?
• RQ4 TWA 14–19 집단은 Ophiuchus-Scorpius-Centaurus OB 혜성군의 Lower Centaurus-Crux(LCC) 하위집단에 운동학적으로 일치하는가?
• RQ5 광도 및 천문학적 데이터로 TWA 14–19가 TWA의 연장선인지, 아니면 별개의 집단인지에 대한 논란을 해결할 수 있는가?

주요 결과

• TWA 1–13 별들의 중앙값 자전 주기는 4.7일이며, TWA 14–19 별들의 중앙값 자전 주기는 0.7일로, 자전 성질에 상당한 차이가 있음을 시사함.
• 두 자전 주기 분포는 3-σ 유의수준에서 통계적으로 상이하여, 단일 배경 인구의 가정을 기각함.
• TWA 14–19 별들은 평균 약 90 pc 거리에 위치해 있으며, HD 102458의 Hipparcos 거리(104 pc)와 LCC 하위집단의 근접 경계(95 pc)와 일치함.
• HD 102458, TWA 14, TWA 18, TWA 19B의 운동량은 Ophiuchus-Scorpius-Centaurus OB 혜성군의 LCC 하위집단 소속과 일치함.
• H-R 다이어그램에 의한 배치 결과, HD 102458 시스템의 연령은 약 17 Myr로 추정되며, 이는 TWA 1–13 집단(8–10 Myr)보다 약 8 Myr 더 오래됨. 이는 TWA 14–19에 별도의 연령이 있음을 지지함.
• 저자들은 TWA 14–19가 TWA의 연장선이 아니라, LCC 하위집단과 물리적으로 연관된 더 오래된, 공간적으로도 자전적으로도 상이한 주계열 전 전진 별 집단임을 결론 내림.