[論文レビュー] The distance to the Pleiades: Main sequence fitting in the near infrared

S. M. Percival, M. Salaris+1 more|ArXiv.org|Sep 15, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 27被引用数 25

ひとこと要約

この論文は、長年のプレアデス距離の不一致を解消した。ハイパルコス視差が約10%短く、そのクラスタ内のK型矮星の(B-V)色が異常に青いことが示された。近赤外線(V-K)および(J-K)色を光学の(V-I)色と併用することで、分光的金属量[Fe/H] = -0.03を用い、明るさが低い異常な主系列星を除外した場合、133.8 ± 3 pcの一貫性のある距離が得られ、ハイパルコス以前の主系列フィッティング結果を確認し、(B-V)色を若い星団の信頼できる距離指標と見なすのを否定した。

ABSTRACT

Hipparcos parallax measurements of stars in the Pleiades notoriously result in a cluster distance of 118 pc; ~10% shorter than the `classical' results of MS-fitting. In an earlier paper we developed a purely empirical MS-fitting method to address this problem, which produced conflicting results between the (B-V) and (V-I) colour indices, indicating that the cluster's photometric metallicity is substantially lower than its (~solar) spectroscopic metallicity. We were able to reconcile the discrepancy by assuming [Fe/H]=-0.4 (as indicated from (B-V)/(V-I) colour-colour plots), and the distance moduli obtained from the 2 indices were in agreement with the Hipparcos result, within the 1sig errors. With the release of the 2MASS All Sky Catalogue, we now apply our MS-fitting method to the Pleiades using the infrared colours, in order to test the plausibility of our earlier result. Fitting in the V/(V-K) and K/(J-K) colour planes, we find that assuming a subsolar metallicity does not produce distances in agreement with the (B-V) and (V-I) results. However the infrared plus (V-I) distances are in mutual agreement when adopting the spectroscopic metallicity. By considering only stars with Mv<=6, the infrared and optical colour indices all yield consistent distances using the spectroscopic [Fe/H]. The concordant distances thus obtained from the (B-V), (V-I), (V-K) and (J-K) indices yield a mean of 133.8+/-3 pc, in excellent agreement with the pre-Hipparcos MS-fitting results, and the most recent determinations from other methods. We conclude that there are two distinct issues affecting the Pleiades: the Hipparcos parallax is in error by ~10%, as previously claimed; the (B-V) colours of the lower MS are anomalous, and we caution against their use for MS-fitting to the Pleiades and similarly young open clusters. (Abridged)

研究の動機と目的

• プレアデス星団へのハイパルコス視差距離と主系列フィッティング距離の間の長年の不一致を解消すること。
• 標準分光的金属量を仮定した場合に、(B-V)と(V-I)色に基づく距離推定値の不一致が、誤った金属量仮定に起因するのか、それとも固有の光度測定異常によるものなのかを調査すること。
• 特にプレアデス星団において、(B-V)色が若いオープン星団の主系列フィッティングにどれほど信頼できるのかを検証すること。
• 異常な星の光度測定が存在する状況において、近赤外線色(V-K, J-K)が光学色(B-V, V-I)よりも距離推定にどれほど頑健であるかを検証すること。

提案手法

• 正確なハイパルコス視差と均一な金属量決定がなされた54個のフィールド星を用いて、純粋に経験的な主系列フィッティング法をテンプレートとして適用した。
• 光学および近赤外線光度測定を用い、複数の色-等級平面（(V-B)、(V-I)、(V-K)、(J-K)）でクラスタの主系列をフィッティングした。
• 色-色図（B-V 対 V-I、および V-K 対 J-K）を用いて、クラスタの光度的金属量を経験的に推定し、分光的値と整合性があるかを検証した。
• 金属量仮定の違い（特に[Fe/H] = -0.4 と分光的[Fe/H] = -0.03）の下で、異なる色インデックスから得られる距離モジュラスを比較した。
• 既知の異常な(B-V)色を示す明るさが低い主系列星（MV > 6）を除外することで、信頼できる距離推定値を分離した。
• 複数の色平面からの結果を統合し、不確実性を含めた最終的な一貫性のある距離モジュラスを計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プレアデス星団へのハイパルコス視差距離は、系統的にバイアスを受けており、もしそうならどの程度のずれがあるのか？
• RQ2 標準分光的金属量を用いた場合に、(B-V)と(V-I)の主系列フィッティング法が、プレアデス星団で不一致な距離をもたらす理由は何か？
• RQ3 若いオープン星団（特にプレアデス）の距離決定において、近赤外線色(V-K, J-K)は光学色(B-V, V-I)よりも信頼性が高いのか？
• RQ4 プレアデス星団のK型矮星が異常に青い(B-V)色を示すことは、このような星団における主系列フィッティングに(B-V)色を使用することを無効にするのか？
• RQ5 正しい金属量が適用された場合に、複数の色インデックスを用いて一貫性のある距離を得られるか。その結果得られる距離は何か？

主な発見

• ハイパルコス視差距離118.34 pcは、約10%短く、以前からの系統的誤差の懸念と整合的である。
• プレアデス星団の低主系列星の(B-V)色は異常に青く、おそらくクロモソフィアの活動や温度スケールの問題に起因すると考えられ、距離推定には信頼できない。
• 分光的金属量[Fe/H] = -0.03を用い、MV > 6の星を除外した場合、すべての光学および近赤外線色インデックス（V-B, V-I, V-K, J-K）が一貫性のある距離モジュラスをもたらした。
• プレアデスへの最終的な平均距離は133.8 ± 3 pcであり、ハイパルコス以前の主系列フィッティング結果および最近の独立的測定と非常に良好に一致した。
• 若いオープン星団（特にプレアデス）においては、(B-V)色を主系列フィッティングに使用することは強く推奨されない。これは、晩期星において異常な挙動を示すからである。
• 本研究は、ハイパルコスとMSフィッティングの結果の不一致は、視差誤差と光度測定異常という二つの独立した要因に起因しており、MSフィッティング法自体に根本的な欠陥があるわけではないことを確認した。