[논문 리뷰] The distribution of nearby stars in phase space mapped by Hipparcos III. Clustering and streaming among A-F type stars

E. Chereul, M. Crézé외 1명|ArXiv.org|1998. 09. 21.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 73

한 줄 요약

이 연구는 태양으로부터 125 pc 이내의 2,977개의 A-F 주계열 왜성에서 히파르코스 데이터를 3차원 웨이브릿 분석을 통해 이용하여 위상공간의 비균일성(집합과 유동)을 지ap하고, 군집과 유동 구조를 규명한다. 기존에 알려진 산개성단과 연관성을 확인하고, 보로스, 페가수 1, 2라는 세 개의 새로운 흩어진 성단을 발견하며, 배경 속도 타원체를 고려한 후 63%의 별이 대규모 속도 구조(주로 에건의 초초집단)에 속해 있음을 밝혀낸다.

ABSTRACT

This paper presents the detailed results obtained in the search of density- velocity inhomogeneities in a volume limited and absolute magnitude limited sample of A-F type dwarfs within 125 parsecs of the Sun. A 3-D wavelet analysis is used to extract inhomogeneities, both in the density and velocity distributions. Having established a real picture of the phase space without assumption we come back to previously known observational facts regarding clusters and associations, superclusters. In the 3-D position space, well known open clusters (Hyades, Coma Berenices and Ursa Major), associations (parts of the Scorpio-Centaurus association) as well as the Hyades evaporation track are retrieved. Three new probably loose clusters are identified (Bootes, Pegasus 1 and 2). The sample is relatively well mixed in the position space since less than 7 per cent of the stars belong to structures with coherent kinematics, most likely gravitationally bound. In the velocity space, the majority of large scale velocity structures ($σ$ ~ 6.3 $km s-1$) are Eggen's superclusters (Pleiades SCl, Hyades SCl and Sirius SCl) with the whole Centaurus association. A new supercluster-like structure is found with a mean velocity between the Sun and Sirius SCl velocities. These structures are all characterized by a large age range which reflects the overall sample age distribution. Moreover, a few old streams of ~ 2 Gyr are also extracted at this scale with high U components. We show that all these large velocity dispersion structures represent 46% of the sample. Smaller scales (σ~ 3.8 and 2.4 $km s-1$) reveal that superclusters are always substructured by 2 or more streams which generally exhibit a coherent age distribution. Percentages of stars in these streams are 38% and 18% respectively.

연구 동기 및 목표

• 고정밀 히파르코스 천체측위 데이터를 이용하여 태양계 근방의 위상공간 비균일성(집합과 유동)을 지도화하기.
• 산개성단과 연관성과 같은 중력적으로 결합된 구조를 식별하고, 이전에 알려지지 않은 흩어진 연관성을 탐지하기.
• 운동학적 구조에 속한 별의 비율을 정량화하고, 연령 추정과 속도 분산 분석을 통해 그들의 동역학적 진화를 평가하기.
• 웨이브릿 기반 통계적 방법을 사용하여 사전 가정 없이 3차원 속도장을 재구성하고, 진짜 구조와 잡음을 분리하기.
• 추정된 별의 연령을 통해 운동학적 구조를 그들이 형성된 당시의 간성간성 매질 조건과 연결하기.

제안 방법

• 위상공간 전반에서 공간 밀도와 속도 분포의 균일성에서 벗어남을 탐지하기 위해 3차원 웨이브릿 분석을 적용하기.
• 스케일에 따라 변화하는 임계값을 사용한 'à trous' 알고리즘을 이용한 웨이브릿 분해를 통해 유의미한 비균일성을 식별하기.
• 직접 측정된 자료가 없는 별의 적색편이 속도를 추론하기 위해 통계적 수렴점 방법을 사용하기.
• HR도표에서 절대등급, 색색인수(B-V)와 별의 연령 간의 경험적 관계를 이용한 보완적 연령 추정 방법 개발하기.
• 운동학적 및 연령 기준을 사용하여 탐지된 구조를 기존의 산개성단, 연관성, 초초집단과 교차 식별하기.
• 관측된 적색편이 속도 데이터와 속도 타원체 모델링을 이용하여 탐지된 유동에서 위성성원과 필드 별의 허위 성원을 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 125 pc 이내의 근접한 A-F 주계열 주계열 별의 위상공간에서 존재하는 운동학적 구조(덩어리와 유동)는 무엇인가?
• RQ2 이 별들의 공간 분포와 속도 분포는 어떤 방식으로 성단의 증발과 유동의 혼합을 드러내는가?
• RQ3 대규모 속도 구조(초초집단)는 알려진 산개성단과 연관성과 얼마나 관련되어 있으며, 그들의 연령 분포는 어떠한가?
• RQ4 운동학적 구조에 포함된 별의 비율은 얼마이며, 배경 속도 타원체를 제거한 후에는 어떻게 변화하는가?
• RQ5 웨이브릿 분석은 완전하지 않은 적색편이 속도 데이터를 이용해 태양계 근방에서 이전에 알려지지 않은 흩어진 성단이나 연관성을 탐지할 수 있는가?

주요 결과

• 보로스, 페가수 1, 페가수 2라는 세 개의 새로운 흩어진 성단이 위상공간에서 식별되었으며, 이는 이전의 광학적 탐사에서 발견되지 않았다.
• 별의 7%만이 조밀하고 일관된 운동을 하는 덩어리에 속해 있어, 위치 공간에서의 강한 혼합에도 불구하고 상당한 운동학적 하위구조가 존재함을 시사한다.
• 표본의 63%가 대규모 속도 구조(σ̄_stream ≈ 6.3 km·s⁻¹)에 속해 있으며, 주로 에건의 초초집단(플레아데스, 하이아데스, 시리우스)과 세타우르스 연관성에 기인한다.
• 배경 속도 타원체를 제거한 후, 일관된 구조에 속한 별의 비율은 46%로 감소하여 대규모 속도장의 중요성을 확인한다.
• 더 작은 척도(σ̄_stream ≈ 3.8 및 2.4 km·s⁻¹)에서 각각 38%와 18%의 별이 유동에 속해 있으며, 필드 별의 오염은 무시할 만큼 낮다.
• 초초집단은 2개 이상의 유동으로 하위로 분할되어 있으며, 일관된 연령 분포를 보이며, 오래된 유동은 덩어리 간의 연령 분리가 감소함을 보여준다.