[논문 리뷰] Physical Properties of 90 AU to 250 AU Pre-Main-Sequence Binaries

W. Brandner, H. Zinnecker|arXiv (Cornell University)|1996. 10. 16.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 12

한 줄 요약

이 연구는 주변 성운 지역의 90 AU에서 250 AU 사이의 간격을 가진 14개의 주주계 이중성계를 광도 및 스펙트럼 데이터를 사용하여 분석한다. 모든 성분이 관측 오차 범위 내에서 동시성임을 발견하여 동시에 형성된 것으로 보이며, 더 넓은 간격의 이중성계와는 대조적으로 이중성계의 형성 메커니즘이 다를 수 있음을 시사한다. 이는 밀접한 주주계 이중성계의 형성 경로가 더 넓은 시스템과 다름을 시사한다.

ABSTRACT

We have analyzed photometric and spectroscopic data of a sample of 14 spatially resolved pre-main-sequence binaries (separations 0.6" to 1.7") in the nearby (150 pc) low-mass star-forming regions of Chamaeleon, Lupus, and rho Ophiuchi. The spectroscopic data have been obtained with the ESO New Technology Telescope (NTT) at La Silla under subarcsec seeing conditions. All binaries (originally unresolved) were identified as pre-main-sequence stars based on their strong H-alpha emission -- which classifies them as classical T Tauri stars -- and their association with dark clouds. One of the presumed binaries turned out to be a likely chance projection with the `primary' showing neither H-alpha emission nor Li absorption. Using the spectral A index (as defined by Kirkpatrick et al. 1991), which measures the strength of the CaH band at 697.5nm relative to the nearby continuum, as a luminosity class indicator, we could show that the classical T Tauri stars in our sample tend to be close to luminosity class V. Eight out of the 14 pairs could be placed on an H-R diagram. A comparison with theoretical pre-main-sequence evolutionary tracks yields that for all pairs the individual components appear to be coeval within the observational errors. This finding is similar to Hartigan et al. (1994) who detected that two third of the wider pairs with separations from 400 AU to 6000 AU are coeval. However, unlike Hartigan et al. for the wider pairs, we find no non-coeval pairs among our sample. Thus, the formation mechanism for a significant fraction of the wider pre-main-sequence binaries might be different from that of closer pre-main-sequence binaries. All of the latter appear to have formed simultaneously.

연구 동기 및 목표

• 중간 간격(90–250 AU)의 주주계 이중성계의 물리적 성질과 형성 역사를 조사하기 위해.
• 광도 계급과 진화 상태를 바탕으로 이 이중성계들이 동시에 형성되었는지 여부를 판단하기 위해.
• 이전에 연구된 넓은 간격의 시스템(400–6000 AU)과 비교하여 이 이중성계의 동시성 여부를 평가하기 위해.
• 젊은 별계에서 광도 계급 지표로 사용되는 스펙트럼 지표(예: CaH 밴드(A 지수))의 신뢰성을 평가하기 위해.
• H-α 및 리튬 흡수 진단을 사용하여 표본에서 허위의 천체 배경 혼합을 식별하고 제외하기 위해.

제안 방법

• 스펙트럼 관측은 ESO의 뉴 테크놀로지 전망대(NTT)를 사용하여 라 실리아에서 수행되었으며, 보다 해상도가 높은 조건(하나의 초당 각도 이하)에서 수행되었다.
• 광도 계급 지표로 697.5 nm에서 CaH 밴드 강도를 연속 스펙트럼 대비 측정한 스펙트럼 A 지수를 사용하였다.
• 광도 및 스펙트럼 데이터를 융합하여 이중성계를 허츠프룽-라소스(Russell) 다이어그램(H-R 다이어그램) 상에 배치하였다.
• 주주계 별의 이론적 진화 궤적과 관측된 위치를 비교하여 동시성 여부를 평가하였다.
• H-α 복사 및 리튬 흡수를 사용하여 주주계 상태를 확인하고, 동시성이 아니거나 허위의 천체 배경 혼합 시스템을 식별하였다.
• 이전 연구(예: Hartigan et al. 1994)에서 수행된 넓은 간격 이중성계와의 통계적 비교를 통해 형성 메커니즘의 차이를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 90–250 AU 간격의 주주계 이중성계는 동시성인가? 동시에 형성된 것으로 볼 수 있는가?
• RQ2 이 이중성계의 물리적 성질은 이론적 주주계 진화 궤적과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 스펙트럼 지표(예: A 지수)는 젊은 이중성계에서 광도 계급을 신뢰성 있게 분류하는 데 효과적인가?
• RQ4 이 표본 내에 동시성이 아니거나 다른 형성 메커니즘을 가진 쌍이 존재하는가?
• RQ5 H-α 및 리튬 흡수 특징을 사용하여 우연한 천체 배경 혼합을 효과적으로 식별할 수 있는가?

주요 결과

• 14개 이중성계 중 8개가 H-R 다이어그램 상에 성공적으로 배치되어 이론적 주주계 궤적과 비교할 수 있었다.
• 모든 성분이 관측 오차 범위 내에서 동시성임이 확인되어 동시에 형성된 것으로 보였다.
• 스펙트럼 A 지수는 표본 내 고전적 T 타우리 별들이 광도 계급 V와 일치함을 확인하였다.
• 이중성계로 식별된 한 시스템은 주된 성분이 H-α 복사와 리튬 흡수를 보이지 않아 천체 배경의 우연한 겹침으로 밝혀졌다.
• 이 표본 내에서는 동시성이 아니거나 다른 형성 메커니즘을 가진 쌍이 발견되지 않았으며, 이는 더 넓은 간격의 이중성계(400–6000 AU)에서는 동시성이 관측되지 않았다는 점과 대조된다.
• 결과적으로, 90–250 AU 간격의 밀접한 주주계 이중성계의 형성 메커니즘은 더 넓은 간격의 시스템과 다를 가능성이 있으며, 더 일관되고 동시에 이루어지는 붕괴 과정을 포함할 가능성이 높다.