[논문 리뷰] The problem of the Pleiades distance. Constraints from Stromgren photometry of nearby field stars

Dennis Stello, P. E. Nissen|ArXiv.org|2001. 05. 14.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 14인용 수 42

한 줄 요약

이 연구는 금성자리 별단의 거리 불일치 문제를 해결하기 위해 금성자리와 유사한 금속성의 F형 현장 항성의 스트로름그렌 광도 측정을 사용하여 영구 주인성계열(ZAMS)을 보정함으로써, 거리 모odulus를 5.61 ± 0.03 mag로 산정하였다—이 값은 히파르코스의 5.36 ± 0.06 mag보다 유의미하게 크다. 저자들은 이 불일치가 비구형 별단 구조 때문일 가능성이 크다고 주장하며, 더 밝은 항성이 지구에 더 가까이 위치해 있어 히파르코스의 산란각 측정값이 낮게 편향된다고 설명한다.

ABSTRACT

The discrepancy between the Pleiades cluster distance based on Hipparcos parallaxes and main sequence fitting is investigated on the basis of Stromgren photometry of F-type stars. Field stars with the same metallicity as the Pleiades have been selected from the m1 index and a technique has been developed to locate the ZAMS of these field stars in color-magnitude diagrams based on the color/temperature indices b-y, v-y, and beta. Fitting the Pleiades to these ZAMS relations results in a distance modulus of 5.61+/-0.03 mag in contrast to the Hipparcos modulus of 5.36+/-0.06 mag. Hence, we cannot confirm the recent claim by Grenon (1999) that the distance problem is solved by adopting a low metallicity of the Pleiades ([Fe/H]=-0.11) as determined from Geneva photometry. The metallicity sensitivity of the ZAMS determined by the field stars is investigated, and by combining this sensitivity in all three color/temperature indices b-y, v-y, and beta we get a independent test of the Pleiades distance modulus which support our value of 5.61 mag. Furthermore, the field star sample used for the comparison is tested against theoretical isochrones of different ages to show that evolutionary effects in the field star sample are not biasing our distance modulus estimate significantly. Possible explanations of the Pleiades distance problem are discussed and it is suggested that the discrepancy in the derived moduli may be linked to a non-spherical shape of the cluster.

연구 동기 및 목표

• 금성자리 별단에 대한 히파르코스 산란각 기반 거리 모odulus와 주인성계열 피팅 기반 거리 모odulus 사이의 장기적인 불일치를 해결하기 위해.
• 제네바 광도 측정에서 유도된 낮은 금속성([Fe/H] = -0.11)이 주장하는 해결책이 타당한지, 동일한 금속성을 가진 현장 항성을 사용하여 검증하기 위해.
• 다양한 색상-온도 지표(b-y, v-y, β)를 사용하여 금성자리 거리 모odulus에 대한 독립적이고 금속성에 민감한 검증을 제공하기 위해.
• 현장 항성 샘플의 진화 효과가 거리 모odulus 추정치에 편향을 주는 원인이 되는지 여부를 배제하기 위해.
• 히파르코스와 MS 피팅 거리 사이의 관측된 불일치를 설명할 수 있는 비구형 별단 기하학적 형태가 존재하는지 조사하기 위해.

제안 방법

• 스트로름그렌 광도 측정의 m1 지표를 사용하여 금성자리와 동일한 금속성을 가진 F형 현장 항성을 선별하였다.
• 색상-온도 지표 b-y, v-y, β를 사용하여 이러한 현장 항성의 영구 주인성계열(ZAMS)을 보정하였다.
• b-y, v-y, β 기반의 색상-등급도(CMD)를 구성하여 금속성 높은 현장 항성의 ZAMS를 특정하였다.
• 관측된 금성자리 주인성계열을 보정된 현장 항성 ZAMS 관계에 맞추어 거리 모odulus를 유도하였다.
• 모든 세 가지 색상-온도 지표의 감도를 통합하여 거리 모odulus에 대한 독립적이고 강력한 검증을 만들었다.
• 다양한 연령의 이론적 등수선과 비교하여 현장 항성 샘플이 진화 효과에 의해 영향을 받는지 평가하기 위해 테스트하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제네바 광도 측정에서 유도된 금성자리의 금속성([Fe/H] = -0.11)이 히파르코스 산란각과의 거리 불일치 문제를 해결하는가?
• RQ2 금성자리와 동일한 금속성을 가진 현장 항성을 사용하여 ZAMS를 독립적으로 보정하고, 별단의 거리를 산정할 수 있는가?
• RQ3 히파르코스와 MS 피팅 거리 모odulus 사이의 관측된 불일치가 히파르코스 산란각의 체계적 오차 때문인지, 또는 본질적인 별단 구조 때문인지?
• RQ4 현장 항성 샘플의 진화 효과가 유도된 거리 모odulus에 얼마나 큰 편향을 주는가?
• RQ5 비구형, 긴 타원형 형태의 금성자리 별단이 히파르코스가 더 짧은 거리를 산출하는 이유를 설명할 수 있는가? (더 밝고 가까운 항성이 더 많이 포함되어 평균 산란각이 낮아지기 때문)

주요 결과

• 금속성 높은 현장 항성의 ZAMS에 금성자리 주인성계열을 맞추어 유도한 거리 모odulus는 5.61 ± 0.03 mag이다.
• 이 값은 히파르코스의 거리 모odulus인 5.36 ± 0.06 mag와 일치하지 않으며, 낮은 금속성이 이 불일치를 해결하지 못한다는 것을 시사한다.
• b-y, v-y, β 지표의 조합 감도는 거리 모odulus에 대한 독립적이고 강력한 검증을 제공하며, 5.61 mag의 거리 모odulus를 확인한다.
• 다양한 연령의 이론적 등수선과 비교했을 때 현장 항성 샘플에 유의미한 진화 편향이 없음을 확인하였다.
• 관측된 불일치의 원인은 비구형 별단 기하학적 형태일 가능성이 있으며, 더 밝은 항성이 지구에 더 가까이 위치해 있어 히파르코스 평균 산란각이 낮게 편향된다.
• 비구형, 긴 타원형 별단 구조는 히파르코스가 더 짧은 거리를 산출하는 이유를 설명할 수 있다 (더 밝고 가까운 항성이 더 많이 포함되어 평균 산란각이 낮아지기 때문), 반면 MS 피팅은 더 흐린, 더 먼 항성을 기반으로 하여 더 큰 거리를 산출한다.