[논문 리뷰] The distance to the Pleiades: Main sequence fitting in the near infrared

S. M. Percival, M. Salaris외 1명|ArXiv.org|2004. 09. 15.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 27인용 수 25

한 줄 요약

이 논문은 오랫동안 지속된 펠라이아데스 거리 모순을 해결한다. 히파르코스 병진도가 약 10% 너무 짧고, 군집 내 K형 주계열 항성의 (B-V) 색깔이 이례적으로 파랗다는 것을 보여주며, 적외광학 (V-K) 및 (J-K) 색깔을 옵티컬 (V-I) 색깔과 함께 사용함으로써, 분광학적 금속성분 [Fe/H] = -0.03을 사용하고 더 흐린, 이례적인 주계열 항성들을 제외할 경우 일관된 거리 133.8 ± 3 pc를 얻는다. 이는 히파르코스 이전의 주계열 피팅 결과를 확인하며, (B-V)를 젊은 군집의 신뢰할 수 있는 거리 지표로 사용하지 않는 것을 거부한다.

ABSTRACT

Hipparcos parallax measurements of stars in the Pleiades notoriously result in a cluster distance of 118 pc; ~10% shorter than the `classical' results of MS-fitting. In an earlier paper we developed a purely empirical MS-fitting method to address this problem, which produced conflicting results between the (B-V) and (V-I) colour indices, indicating that the cluster's photometric metallicity is substantially lower than its (~solar) spectroscopic metallicity. We were able to reconcile the discrepancy by assuming [Fe/H]=-0.4 (as indicated from (B-V)/(V-I) colour-colour plots), and the distance moduli obtained from the 2 indices were in agreement with the Hipparcos result, within the 1sig errors. With the release of the 2MASS All Sky Catalogue, we now apply our MS-fitting method to the Pleiades using the infrared colours, in order to test the plausibility of our earlier result. Fitting in the V/(V-K) and K/(J-K) colour planes, we find that assuming a subsolar metallicity does not produce distances in agreement with the (B-V) and (V-I) results. However the infrared plus (V-I) distances are in mutual agreement when adopting the spectroscopic metallicity. By considering only stars with Mv<=6, the infrared and optical colour indices all yield consistent distances using the spectroscopic [Fe/H]. The concordant distances thus obtained from the (B-V), (V-I), (V-K) and (J-K) indices yield a mean of 133.8+/-3 pc, in excellent agreement with the pre-Hipparcos MS-fitting results, and the most recent determinations from other methods. We conclude that there are two distinct issues affecting the Pleiades: the Hipparcos parallax is in error by ~10%, as previously claimed; the (B-V) colours of the lower MS are anomalous, and we caution against their use for MS-fitting to the Pleiades and similarly young open clusters. (Abridged)

연구 동기 및 목표

• 히파르코스 병진도와 펠라이아데스 군집에 대한 주계열 피팅 거리 사이의 지속적인 모순을 해결하기 위해.
• (B-V)와 (V-I) 색깔 기반 거리 추정치 사이의 관측된 불일치가 잘못된 금속성분 가정 때문인지 또는 본질적인 광학적 이면에서 기인하는지 조사하기 위해.
• 특히 펠라이아데스와 같이 젊은 산개성단에서 주계열 피팅에 (B-V) 색깔을 사용할 수 있는지의 신뢰성을 시험하기 위해.
• 이례적인 항성 광학적 특성 존재 시, 적외광학 색깔(V-K, J-K)이 옵티컬 색깔보다 더 견고한 거리 추정치를 제공하는지 여부를 판단하기 위해.

제안 방법

• 정확한 히파르코스 병진도와 균일한 금속성분 결정을 가진 54개의 천체를 기반으로 순수한 경험적 주계열 피팅 방법을 적용하여 기준으로 삼음.
• 옵티컬 및 적외광학 광학 측정을 사용하여, (V-B), (V-I), (V-K), (J-K) 다수의 색깔-등급 평면에서 군집의 주계열을 피팅함.
• 색깔-색깔 다이어그램(B-V 대 V-I, V-K 대 J-K)을 사용하여 군집의 광학적 금속성분을 경험적으로 추론하고 분광학적 값과의 일관성을 시험함.
• 다양한 금속성분 가정 하에 유도된 거리 모듈러스를 비교함. 특히 [Fe/H] = -0.4와 분광학적 [Fe/H] = -0.03을 시험함.
• 이례적으로 파란 (B-V) 색깔을 보이는 더 흐린 주계열 항성들(MV > 6)을 제외하여 신뢰할 수 있는 거리 추정치를 격리함.
• 다양한 색깔 평면에서 유도된 결과를 통합하여 최종적인 일관된 거리 모듈러스와 불확도를 계산함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 히파르코스 병진도 거리가 펠라이아데스에 대해 체계적으로 편향되어 있는가? 만약 그렇다면 얼마나?
• RQ2 표준 분광학적 금속성분을 사용할 때 (B-V)와 (V-I) 주계열 피팅 방법이 펠라이아데스에서 불일치하는 이유는 무엇인가?
• RQ3 젊은 산개성단, 특히 펠라이아데스에서 (V-K, J-K) 적외광학 색깔이 (B-V, V-I) 옵티컬 색깔보다 더 신뢰할 수 있는가?
• RQ4 펠라이아데스에서 K형 항성의 이례적인 파란 (B-V) 색깔이 주계열 피팅에 (B-V)를 사용하는 것을 무효화하는가?
• RQ5 적절한 금속성분을 적용할 경우 여러 색깔 인덱스를 사용하여 일관된 거리를 확보할 수 있는가? 그 결과 거리는 얼마인가?

주요 결과

• 히파르코스 병진도 거리 118.34 pc는 약 10% 너무 짧은 것으로 밝혀졌으며, 이는 이전의 체계적 오류에 대한 의심과 일치함.
• 펠라이아데스의 낮은 주계열 항성의 (B-V) 색깔은 이례적으로 파랗게 나타나며, 이는 코로나 활성도나 온도 척도 문제일 가능성이 높아, 거리 추정에 신뢰할 수 없음.
• 분광학적 금속성분 [Fe/H] = -0.03을 사용하고 MV > 6인 항성들을 제외할 경우, 모든 옵티컬 및 적외광학 색깔 인덱스(V-B, V-I, V-K, J-K)가 일관된 거리 모듈러스를 도출함.
• 최종 평균 거리는 133.8 ± 3 pc이며, 이는 히파르코스 이전의 주계열 피팅 결과와 최근 독립적인 추정치와 뛰어난 일치를 보임.
• 젊은 산개성단, 특히 펠라이아데스에서 주계열 피팅에 (B-V) 색깔을 사용하는 것은 강하게 경고됨. 이는 저연령 항성에서의 이례적 행동 때문임.
• 본 연구는 히파르코스와 주계열 피팅 결과 사이의 모순이 두 개의 독립적인 문제—병진도 오차와 광학적 이면—에서 기인하며, 주계열 피팅 방법 자체에 근본적인 결함이 있는 것은 아니라는 것을 확인함.