[논문 리뷰] The 25 Parsec Local White Dwarf Population

J. B. Holberg T. D. Oswalt, E. M. Sion외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 03.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 20 파세크에서 25 파세크로 국소 백색왜성 조사 범위를 확장하여 샘플을 232颗으로 늘리고, 완전도를 68%로 향상시켰다. 연구 결과, 74%의 단일성별 주도, 시리우스 유사 시스템의 뚜렷한 부족, 최근 80억 년 동안의 냉각 연령 기반 형성률 추정치를 확인하였으며, 백색왜성의 공간 밀도는 4.8 ± 0.5 × 10⁻³ pc⁻³로 확인되었다.

ABSTRACT

We have extended our detailed survey of the local white dwarf population from 20 pc to 25 pc, effectively doubling the sample volume, which now includes 232 stars. In the process new stars within 20 pc have been added, a more uniform set of distance estimates as well as improved spectral and binary classifications are available. The present 25 pc sample is estimated to be about 68% complete (the corresponding 20 pc sample is now 86\% complete). The space density of white dwarfs is unchanged at 4.8 \pm 0.5 x 10^{-3} pc^{-3}. This new study includes a white dwarf mass distribution and luminosity function based on the 232 stars in the 25 pc sample. We find a significant excess of single stars over systems containing one or more companions (74\% vs 26\%). This suggests mechanisms that result in the loss of companions during binary system evolution. In addition this updated sample exhibits a pronounced deficiency of nearby Sirius-Like systems. Eleven such systems were found within the 20 pc volume vs, only one additional system found in the volume between 20 pc and 25 pc. An estimate of white dwarf birth rates during the last 8 Gyr is derived from individual remnant cooling ages. A discussion of likely ways new members of the local sample may be found is provided.

연구 동기 및 목표

• 20 파세크에서 25 파세크로 국소 백색왜성 조사를 확장하여 샘플 크기와 통계적 탄탄성을 높이기 위해.
• 거리 추정치, 스펙트럼 분류 및 이중성계 식별을 향상시켜 일관성 있는 결과를 도출하기 위해.
• 25 파세크 이내 백색왜성의 공간 밀도와 질량 분포를 규명하기 위해.
• 단일성별 백색왜성과 이중성별 백색왜성의 비율 및 시리우스 유사 시스템의 부족 현상을 조사하기 위해.
• 최근 80억 년 동안의 백색왜성 형성률을 냉각 연령 기반으로 추정하기 위해.

제안 방법

• 20 파세크에서 25 파세크로 조사 범위를 확장하여, 구형 부피를 약 1.95배 증가시켰다.
• 향상된 거리 추정치와 스펙트럼 분류를 바탕으로 232개의 백색왜성으로 구성된 균일한 데이터셋을 구축하였다.
• 개별 백색왜성 잔여물의 냉각 연령 분석을 적용하여 최근 80억 년 동안의 형성률을 추론하였다.
• 232개의 별 샘플 기반으로 빛의 세기 함수와 질량 분포를 구성하였다.
• 관측 편향을 보정하기 위해 통계적 완전도 추정치(25 파세크 기준 68%, 20 파세크 기준 86%)를 사용하였다.
• 특히 시리우스 유사 시스템의 부족 현상을 중심으로 이중성계 통계를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 25 파세크 이내 백색왜성의 공간 밀도는 어떻게 갱신되었으며, 이전 추정치와 비교해 어떻게 다를까?
• RQ2 국소 백색왜성의 몇 퍼센트가 단일성별이며, 이중성 또는 다중성계의 구성원인가?
• RQ3 20–25 파세크 범위에서 시리우스 유사 백색왜성 시스템이 0–20 파세크 범위에 비해 뚜렷한 부족을 보이는 이유는 무엇인가?
• RQ4 냉각 연령 기반으로 최근 80억 년 동안의 백색왜성 형성률은 어떻게 추정되는가?
• RQ5 백색왜성 진화 과정에서 이중성계의 동반성들이 관찰되지 않는 현상을 설명할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?

주요 결과

• 25 파세크 범위 내 백색왜성의 공간 밀도는 4.8 ± 0.5 × 10⁻³ pc⁻³로, 이전 추정치와 일치한다.
• 25 파세크 샘플의 완전도는 약 68%이며, 20 파세크 샘플의 완전도는 86%로 추정된다.
• 232개의 백색왜성 중 74%는 단일성별이며, 나머지 26%는 하나 이상의 동반성을 가진 시스템에 속한다.
• 20 파세크에서 25 파세크 사이에서 시리우스 유사 시스템은 단 한 개만 더 발견되었고, 20 파세크 이내에서는 11개가 발견되어 이 클래스의 뚜렷한 부족을 시사한다.
• 개별 냉각 연령 기반으로 최근 80억 년 동안의 백색왜성 형성률이 추정되었으며, 시간이 지남에 따라 형성률이 감소하는 경향을 지지한다.
• 232개의 별 샘플에서 유도된 질량 분포와 빛의 세기 함수는 이전 모델과 유의미한 편차를 보이지 않아, 확장된 데이터셋의 신뢰성을 뒷받침한다.