[論文レビュー] A Tale of Three Cities: OmegaCAM discovers multiple sequences in the color-magnitude diagram of the Orion Nebula Cluster

G. Beccari, M. G. Petr-Gotzens+16 more|arXiv (Cornell University)|May 26, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 48被引用数 3

ひとこと要約

OmegaCAMのADHOC調査からの光度測定を用いて、本研究ではオリオン星雲集団の色-等級図に3つの明確に分離された準主系列の集団が発見された。これは約1 Myrにわたる長期間にわたる星形成歴を示唆している。この結果は、より若い集団がより速く回転しているという分光的データによって裏付けられており、連続的な形成過程ではなく、離散的な星形成世代を示している。

ABSTRACT

As part of the Accretion Discs in H$α$ with OmegaCAM (ADHOC) survey, we imaged in r, i and H-alpha a region of 12x8 square degrees around the Orion Nebula Cluster. Thanks to the high-quality photometry obtained, we discovered three well-separated pre-main sequences in the color-magnitude diagram. The populations are all concentrated towards the cluster's center. Although several explanations can be invoked to explain these sequences we are left with two competitive, but intriguing, scenarios: a population of unresolved binaries with an exotic mass ratio distribution or three populations with different ages. Independent high-resolution spectroscopy supports the presence of discrete episodes of star formation, each separated by about a million years. The stars from the two putative youngest populations rotate faster than the older ones, in agreement with the evolution of stellar rotation observed in pre-main sequence stars younger than 4 Myr in several star forming regions. Whatever the final explanation, our results prompt for a revised look at the formation mode and early evolution of stars in clusters.

研究の動機と目的

• 高分解能光度測定を用いてオリオン星雲集団内の星々の集団構造を調査すること。
• 観測された色-等級図のシーケンスが年齢分散に起因するのか、あるいは解像度の低い連星系に起因するのかを特定すること。
• 空間的および運動的データを用いて、若い集団における断続的星形成の仮説を検証すること。
• 準主系列星の回転速度と年齢の関係を調査すること。
• 特に動的時​​間隔と降着歴に関する観点から、集団形成モデルに与える影響を評価すること。

提案手法

• VSTに搭載されたOmegaCAMを用いて、オリオン星雲集団の周辺12°×8°の領域をr、i、Hαフィルターで撮像する。
• 色-等級図へのアンシャープマスク処理を施し、部分構造の検出を強化する。
• アパーチャー光度測定およびアストロメトリック・光度測定のキャリブレーションにCASUパイプラインを適用する。
• 回転速度および年齢指標を評価するため、高分解能分光観測と照合する。
• 赤方偏移ベクトルおよび減光曲線（Rv = 3.1）を用いて、銀河間吸収を補正する。
• 形成順序を視線方向に推定するために、集団の空間的分布を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オリオン星雲集団の色-等級図に複数のシーケンスが見られるのは、異なる年齢の星々の集団を示しているのか？
• RQ2 観測されたシーケンスは、特異な質量比を持つ解像度の低い連星系によって説明可能か？
• RQ3 星の回転および空間的分布に基づいて、オリオン星雲集団に断続的星形成の証拠があるか？
• RQ4 準主系列星の回転速度は、推定された年齢とどのように相関するか？
• RQ5 0.5–0.8 Myrの年齢分散は、集団形成の時間スケールにどのような意味を持つのか？

主な発見

• オリオン星雲集団の色-等級図に、3つの明確に分離された準主系列のシーケンスが検出された。
• 最も若い集団は、より高い平均回転速度（vsini）を示しており、若い年齢とディスクロックモデルに整合的である。
• 分光的データは、それぞれ約1 Myrの間隔をあけて発生した離散的な星形成エピソードを支持している。
• 3つの集団の空間的分布は、集団中心に集中しており、それらの重心に顕著なずれは認められない。
• 3つの集団の年齢分散は0.5–0.8 Myrと推定され、集団の動的時​​間隔（約7×10⁵ yr）と整合的である。
• 最も若い集団に非常に低いA_Vを持つ天体がほとんどないことから、この集団は地球からより遠くで形成された可能性があり、形成活動は時間経過とともに低下したと考えられる。