[논문 리뷰] Identification of additional young nearby runaway stars based on Gaia data release 2 observations and the lithium test

Richard J. Bischoff, M. Mugrauer외 5명|arXiv (Cornell University)|2021. 09. 03.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 75인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 Gaia DR2 천체운동학 데이터와 고해상도 분광법으로 측정한 리튬(6708 Å) 흡수선을 이용해 추가로 3개의 젊은 근접 태반이 되는 별을 특정하였다. 정밀한 운동학적 데이터와 리튬을 청소년기 지표로 결합함으로써 저자들은 이 별들의 청소년기와 태반 성격을 확인하였으며, 이는 이중성 초신성 태반 메커니즘을 연구하기 위한 근접 청소년 태반 시스템의 목록을 강화한다.

ABSTRACT

Runaway stars are characterised by their remarkably high space velocities, and the study of their formation mechanisms has attracted considerable interest. Young, nearby runaway stars are the most favorable for identifying their place of origin, and for searching for possible associated objects such as neutron stars. Usually the research field of runaway stars focuses on O- and B-type stars, because these objects are better detectable at larger distances than late-type stars. Early-type runaway stars have the advantage, that they evolve faster and can therefore better be confirmed to be young. In contrast to this, the catalogue of young runaway stars within 3 kpc by Tetzlaff, Neuh\"auser, & Hohle (2011) contains also stars of spectral type A and later. The objects in this catalogue were originally classified as young ($\le 50$ Myr) runaway stars by using Hipparcos data to estimate the ages from their location in the Hertzsprung-Russell diagram and evolutionary models. In this article, we redetermine and/or constrain their ages not only by using the more precise second data release of the Gaia mission, but also by measuring the equivalent width of the lithium (6708 $\unicode{xC5}$) line, which is a youth indicator. Therefore, we searched for lithium absorption in the spectra of 51 target stars, taken at the University Observatory Jena between March and September 2020 with the \'Echelle spectrograph FLECHAS, and within additional TRES-spectra from the Fred L. Whipple Observatory. The main part of this campaign with its 308 reduced spectra, accessible at VizieR, was already published. In this work, which is the continuation and completion of the in 2015 initiated observing campaign, we found three additional young runaway star candidates.

연구 동기 및 목표

• Gaia DR2로부터 향상된 천체운동학 데이터를 이용해 3 kpc 이내의 젊은 태반 별을 특정하기.
• 리튬(6708 Å) 흡수선을 청소년 지표로 사용하여 후보 젊은 태반 별의 연령을 제약하기.
• 2015년에 시작된 분광 조사의 완료를 목적으로 하며, Tetzlauff 등(2011)의 목록에 포함된 51개의 별을 중심으로 한다.
• Gaia DR2 데이터를 고해상도 분광법 및 진화 모델과 결합하여 젊은 별의 연령 추정치를 향상시키기.
• 높은 공간 속도와 젊은 스펙트럼 특성을 보이는 새로운 태반 별 후보를 특정하기.

제안 방법

• Jena에서 관측 가능하도록 하기 위해 밝기(V ≤ 8.5 등)와 천위(Dec > -14°) 조건을 만족하는 Tetzlauff 등(2011) 목록의 51개 목표 별을 선별하였다.
• 2020년 3월부터 9월까지 Jena 대학 천체관측소의 90cm 망원경에서 FLECHAS 에클레스 분광계를 이용해 고해상도 분광 데이터를 확보하였다.
• 308개의 처리된 스펙트럼에서 리튬 I 선(6708 Å)의 등가폭을 측정하여 청소년기 상태를 평가하였으며, FLECHAS 및 TRES 데이터를 모두 활용하였다.
• 거리, 효율 온도, 반지름, 빛의 세기 등의 항성 파라미터를 유도하기 위해 Gaia DR2 천체운동학(parallax, proper motion, G magnitude) 데이터를 광도 및 라디얼 속도와 융합하였다.
• 진화 모델과 리튬 테스트를 적용하여 연령을 추정하였으며, 강한 리튬 흡수를 보이는 별은 약 50 Myr 이하의 나이로 간주되었다.
• Gaia 데이터가 신뢰할 수 없을 경우 히파르코스의 지름을 사용하였고, 업데이트된 적색화 법칙을 적용하여 간섭성 흡수를 보정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Tetzlauff 등(2011) 목록의 51개 목표 별 중에서 유의미한 리튬 흡수를 보이는 것은 무엇이며, 이는 청소년기의 지표로 간주되는가?
• RQ2 Gaia DR2 데이터는 히파르코스 기반 추정치에 비해 젊은 태반 별의 연령 추정치를 향상시키는가?
• RQ3 이 별들의 스펙트럼에서 관측된 리튬 흡수 강도는 이들이 젊은 태반 별로 분류되는 것을 지지하는가?
• RQ4 관측된 별들 중에서 높은 공간 속도와 태반 상태와 일치하는 운동학적 성질을 보이는 것은 무엇인가?
• RQ5 Gaia DR2 천체운동학 데이터와 리튬 테스트의 조합은 원래 목록을 초월해 새로운 젊은 태반 별 후보를 특정할 수 있는가?

주요 결과

• 고공간 속도와 강한 리튬 흡수를 바탕으로 세 개의 새로운 젊은 태반 별 후보가 특정되었으며, 이는 HIP 44212, HIP 54531, 그리고 HIP 113174이다.
• HIP 44212는 공간 속도 6041 ± 74 km/s, 거리 46.2 ± 0.1 pc, 등가폭 3.906 ± 0.107 Å의 유의미한 리튬 흡수를 보이며, 이는 청소년기의 지표로 간주된다.
• HIP 54531는 공간 속도 6218 ± 114 km/s, 거리 61.0 ± 0.2 pc, 리튬 등가폭 4.082 ± 0.103 Å를 보이며, 청소년기의 지표로 간주된다.
• HIP 113174는 공간 속도 6684 ± 164 km/s, 거리 42.8 ± 0.1 pc, 리튬 등가폭 2.549 ± 0.101 Å를 보이며, 이는 젊은 태반 별로의 분류를 지지한다.
• 연구는 리튬 흡수(6708 Å)가 Gaia DR2 천체운동학 데이터와 결합될 경우 청소년기 지표로 매우 신뢰할 수 있음을 확인하였으며, 이는 약 50 Myr 연령 범위의 별들에 대한 연령 제약을 향상시킨다.
• 결과적으로 확인된 근접 청소년 태반 별의 샘플이 확장되었으며, 이는 이중성 초신성 태반 메커니즘을 연구하기 위한 새로운 목표를 제공한다.