[论文解读] The 25 Parsec Local White Dwarf Population

J. B. Holberg T. D. Oswalt, E. M. Sion+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 4

一句话总结

本研究将局域白矮星巡天范围从20 pc扩展至25 pc，样本数量增至232颗恒星，完成度达68%。研究揭示单星占74%，类似天狼星系统的恒星显著稀少，并确认白矮星空间密度为4.8 ± 0.5 × 10⁻³ pc⁻³，基于冷却年龄的过去80亿年形成率估计亦得到验证。

ABSTRACT

We have extended our detailed survey of the local white dwarf population from 20 pc to 25 pc, effectively doubling the sample volume, which now includes 232 stars. In the process new stars within 20 pc have been added, a more uniform set of distance estimates as well as improved spectral and binary classifications are available. The present 25 pc sample is estimated to be about 68% complete (the corresponding 20 pc sample is now 86\% complete). The space density of white dwarfs is unchanged at 4.8 \pm 0.5 x 10^{-3} pc^{-3}. This new study includes a white dwarf mass distribution and luminosity function based on the 232 stars in the 25 pc sample. We find a significant excess of single stars over systems containing one or more companions (74\% vs 26\%). This suggests mechanisms that result in the loss of companions during binary system evolution. In addition this updated sample exhibits a pronounced deficiency of nearby Sirius-Like systems. Eleven such systems were found within the 20 pc volume vs, only one additional system found in the volume between 20 pc and 25 pc. An estimate of white dwarf birth rates during the last 8 Gyr is derived from individual remnant cooling ages. A discussion of likely ways new members of the local sample may be found is provided.

研究动机与目标

• 将局域白矮星巡天范围从20 pc扩展至25 pc，以增加样本量并提升统计稳健性。
• 改进距离估计、光谱分类及双星系统识别，以提高一致性。
• 确定25 pc范围内白矮星的空间密度与质量分布。
• 研究单星与双星白矮星的相对普遍性，以及类似天狼星系统稀少的原因。
• 基于冷却年龄，估算过去80亿年白矮星的形成率。

提出的方法

• 将巡天范围从20 pc扩展至25 pc，球形体积扩大约1.95倍。
• 整理出包含232颗白矮星的同质化数据集，其距离估计与光谱分类均得到改进。
• 对单个白矮星残骸应用冷却年龄分析，以推断过去80亿年的形成率。
• 基于232颗恒星的样本构建光度函数与质量分布。
• 使用统计完成度估计（25 pc为68%，20 pc为86%）校正观测偏差。
• 分析双星系统统计特征，特别关注类似天狼星系统的代表性不足问题。

实验结果

研究问题

• RQ1 25 pc范围内的白矮星空间密度最新估计值是多少？与以往估计相比如何？
• RQ2 本地白矮星中，单星与双星或多星系统所占比例分别是多少？
• RQ3 为何在20–25 pc范围内，类似天狼星系统的白矮星系统显著少于0–20 pc范围？
• RQ4 基于冷却年龄，过去80亿年白矮星的形成率是多少？
• RQ5 在白矮星演化过程中，何种机制可能导致双星系统中伴星的缺失？

主要发现

• 25 pc范围内的白矮星空间密度为4.8 ± 0.5 × 10⁻³ pc⁻³，与以往估计一致。
• 25 pc样本的完成度估计为68%，而20 pc样本的完成度为86%。
• 232颗白矮星中74%为单星，26%属于包含一个或多个伴星的系统。
• 在20 pc至25 pc之间仅发现一个额外的类似天狼星系统，而在20 pc以内则发现了十一个，表明该类系统存在显著匮乏。
• 基于个体冷却年龄估算的过去80亿年白矮星形成率，支持形成率随时间递减的结论。
• 基于232颗恒星样本得出的质量分布与光度函数，与以往模型无显著偏差，支持扩展后数据集的可靠性。