[논문 리뷰] The population of hot subdwarf stars studied with Gaia II. The Gaia DR2 catalogue of hot subluminous stars

S. Geier, R. Raddi외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 10. 22.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 66인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 색, 절대 등급, 감소된 운동량 자르기 방법을 통해 선택된 39,800개의 뜨거운 하위광도성 후보자로 구성된 천구 전체를 아우르는 Gaia DR2 기반 목록을 제시한다. 이 목록은 G < 19 등급으로 밝기 제한되어 있으며, 은하수 평면 외부에서 약 1.5 kpc 이내로 거의 완전하게 포함되어 있으며, 향후 광학 및 분광학적 조사에서 뜨거운 하위광도성의 진화와 이중성 상호작용을 이해하는 데 핵심적인 대상 목록으로 기능한다.

ABSTRACT

Based on data from the ESA Gaia Data Release 2 (DR2) and several ground-based, multi-band photometry surveys we compiled an all-sky catalogue of $39\,800$ hot subluminous star candidates selected in Gaia DR2 by means of colour, absolute magnitude and reduced proper motion cuts. We expect the majority of the candidates to be hot subdwarf stars of spectral type B and O, followed by blue horizontal branch stars of late B-type (HBB), hot post-AGB stars, and central stars of planetary nebulae. The contamination by cooler stars should be about $10\%$. The catalogue is magnitude limited to Gaia $G&lt;19\,{ m mag}$ and covers the whole sky. Except within the Galactic plane and LMC/SMC regions, we expect the catalogue to be almost complete up to about $1.5\,{ m kpc}$. The main purpose of this catalogue is to serve as input target list for the large-scale photometric and spectroscopic surveys which are ongoing or scheduled to start in the coming years. In the long run, securing a statistically significant sample of spectroscopically confirmed hot subluminous stars is key to advance towards a more detailed understanding of the latest stages of stellar evolution for single and binary stars.

연구 동기 및 목표

• Gaia DR2 천문측정 데이터와 다중 대역 광도 측정을 이용하여 뜨거운 하위광도성 후보자로 구성된 종합적이고 천구 전체를 아우르는 목록을 작성하기 위해.
• 뜨거운 하위광도성의 형성과 진화, 특히 이중성 시스템에서의 상호작용을 연구하기 위해 통계적으로 유의미한 분광학적 후속 관측을 가능하게 하기 위해.
• 이전의 조사들에 비해 특히 은하수 허브와 외곽 디스크에서의 완전성과 신뢰성을 향상시키기 위해.
• 냉각된 별들에 의한 오염율 약 10%로 낮은 오염 수준을 유지하는 잘 정의된 밝기 제한 대상 목록을 제공함으로써 향후 대규모 조사를 지원하기 위해.
• 진동하는 별과 화학적으로 특이한 하위광도성 별을 식별함으로써 펄세이션 및 대기 조사에 기여하기 위해.

제안 방법

• Gaia DR2 데이터에 색, 절대 등급, 감소된 운동량 자르기 방법을 적용하여 뜨거운 하위광도성 후보자를 선별하였다.
• 지상 기반 조사(예: SDSS, IPHAS, VPHAS+, GALEX, 2MASS)의 다중 대역 광도 측정과 Gaia DR2 천문측정 데이터를 융합하여 선별의 정밀도를 향상시켰다.
• 대부분의 하늘 영역에서 약 1.5 kpc 이내로의 완전성을 확보하기 위해 G < 19 등급의 밝기 제한을 적용하였다. 은하수 평면과 LMC/SMC는 제외하였다.
• 완전성과 오염 수준을 추정하기 위해 통계적 보정을 적용하였으며, 냉각된 별들에 의한 오염율이 약 10%임을 확인하였다.
• 후보자들은 주로 B/O형 뜨거운 하위광도성으로 분류되었으며, 보조적으로 파랑 수평가지 별, 뜨거운 후-AGB 별, 행 星상운성성의 중심 별이 포함되어 있다.
• 기존의 분광학적 샘플과 알려진 뜨거운 하위광도성 데이터베이스와의 교차 매칭을 통해 목록의 신뢰성을 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 천구 전역에서 Gaia DR2 기반의 뜨거운 하위광도성 후보자 목록의 완전성과 오염 수준은 어느 정도인가?
• RQ2 Gaia DR2의 다중 대역 광도 측정과 천문측정 데이터를 어떻게 융합하여 뜨거운 하위광도성 후보자를 최적으로 선별할 수 있는가?
• RQ3 은하수 평면 외부에서 약 1.5 kpc 이내로의 목록의 완전성은 어느 정도인가?
• RQ4 최종 샘플에서 스펙트럼 유형(예: sdO/B, HBB, 후-AGB)의 예상 분포는 어떠한가?
• RQ5 이 목록이 향후 대규모 분광학적 및 광학적 조사를 위한 기초 자료로 어떻게 활용될 수 있는가?

주요 결과

• 목록에는 G < 19 등급으로 밝기 제한된 39,800개의 뜨거운 하위광도성 후보자가 포함되어 있으며, 천구 전체를 커버한다.
• 은하수 허브와 외곽 디스크에서 약 1.5 kpc 이내로 거의 완전하게 포함될 것으로 예상되며, 은하수 평면과 LMC/SMC를 제외한다.
• 냉각된 별들에 의한 오염율이 약 10%로 추정되어, 뜨거운 하위광도성 후보자 선별에 있어 높은 순도를 확보하고 있다.
• 다수의 후보자들이 B/O형 뜨거운 하위광도성으로 예상되며, 그 다음으로 늦은 B형 파랑 수평가지 별과 후-AGB 별이 이어진다.
• 진동하는 하위광도성과 중력파의 원천이 될 가능성이 있는 후보자들이 상당수 포함되어 있다.
• WEAVE, 4MOST, PLATO와 같은 향후 조사들을 위한 기초 대상 목록으로 설계되어 있어, 뜨거운 하위광도성의 진화와 이중성에 대한 통계적으로 신뢰할 수 있는 연구를 가능하게 한다.