[论文解读] Study of the open cluster Alessi-Teutsch 9 (ASCC 10) using multiband photometry and Gaia EDR3

Néstor Sánchez, F. López-Martínez+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 16, 2021

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 70被引用 1

一句话总结

本研究提出了一种新颖的方法，通过在Gaia EDR3数据中优化采样半径，并结合12波段多色测光，可靠地确定了开放星团的性质。该方法将Alessi-Teutsch 9识别为一个动力学上松弛、低密度的星团，具有双组分结构，核心半径约为12–13角分，外晕延伸至35角分，对应距离为654 pc，星体数密度约为0.06颗/立方秒差距。

ABSTRACT

There is a growing interest in the automated characterization of open clusters using data from the Gaia mission. This work evidences the importance of choosing an appropriate sampling radius (the radius of the circular region around the cluster used to extract the data) and the usefulness of additional multiband photometry in order to achieve accurate results. We address this issue using as a case study the cluster Alessi-Teutsch 9. The optimal sampling is determined by counting the number of assigned members at different sampling radii. By using this strategy with data from Gaia EDR3 and with observed photometry in 12 bands spanning the optical range from 3000 to 10000 \AA, approximately, we are able to obtain reliable members and to determine the properties of the cluster. The spatial distribution of stars show a two-component structure with a central core of radius ~12-13 arcmin and an outer halo extending out to 35 arcmin. With the derived cluster distance (654 pc) we obtain that the number density of stars is ~0.06 star/pc^3, making Alessi-Teutsch 9 one of the less dense known open clusters. The short relaxation time reveals that it is a dynamically relaxed and gravitationally bound system.

研究动机与目标

• 为解决在自动化开放星团特征分析中选择最优采样半径（Rs）的挑战，该参数显著影响成员星识别与星团性质估计。
• 通过将多波段测光与Gaia数据结合，减少场星污染，提高成员星分配的准确性。
• 提供一种可靠且可重复的方法，通过系统化的Rs优化策略，推导出如半径、距离和动力学状态等星团参数。
• 在Alessi-Teutsch 9上展示该方法的有效性，该星团为研究不足的开放星团，先前的半径估计存在矛盾。

提出的方法

• 通过绘制成员星数量随Rs的变化曲线，并识别斜率趋于平缓的点，确定最优采样半径，该点指示星团的真实范围。
• 利用Gaia EDR3的天体测量和测光数据，基于空间位置、自行和视差标准，推导初始成员星概率。
• 将J-PLUS巡天在12个光学波段（3000–10000 Å）的多波段测光数据与Gaia数据结合，以改善恒星参数估计，并减少颜色-星等图中的退化现象。
• 通过弛豫时间（TE）公式评估星团的动力学状态：TE ≈ 0.06 * Nm^(1/2) * Rh^(3/2) / (G^(1/2) * m^(1/2) * log(0.4*Nm))，其中m = 0.5 M⊙且Rh ≈ Rc/2。
• 通过泊松统计估算虚假场星数量（约55名成员中10名为虚假），对最终成员星列表进行优化。
• 星团的空间结构被建模为双组分系统：一个中心核心与一个延伸的外晕，该模型通过径向数密度分布曲线得到验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 在开放星团研究中，用于可靠成员星识别的最优采样半径（Rs）是什么？如何系统性地确定该值？
• RQ2 与仅使用Gaia测光相比，结合12个窄/中等光学波段的多波段测光如何提高星团参数估计的准确性？
• RQ3 Alessi-Teutsch 9的真实空间范围和结构组分（核心与晕）是什么？这些组分如何影响星团性质的推导？
• RQ4 Alessi-Teutsch 9是否处于动力学松弛状态且引力束缚？其结论的依据是什么？

主要发现

• Alessi-Teutsch 9的最优采样半径确定为35角分，此时成员星数量趋于稳定，表明星团的真实范围。
• 星团核心半径约为12–13角分，外晕延伸至35角分，确认其具有双组分空间结构。
• 星团距离确定为654 pc，星体数密度约为0.06颗/立方秒差距，使其成为目前已知最稀疏的开放星团之一。
• 动力学弛豫时间（TE）估计约为40 Myr，表明Alessi-Teutsch 9为动力学松弛且引力束缚的系统。
• 在识别出的55名成员中，约有10名为虚假场星，其偶然满足成员星标准，凸显了测光精炼的必要性。
• 结合Gaia EDR3与12波段测光显著提升了成员星选择与参数估计的准确性，减少了仅依赖宽波段Gaia测光固有的退化现象。