[論文レビュー] The Sloan Digital Sky Survey DR7 Spectroscopic M Dwarf Catalog II: Statistical Parallax Analysis

Bochanski, John J., Hawley, Suzanne L.+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 51

ひとこと要約

本研究では、SDSS DR7の70,000個のM型矮星を用いて統計的視差解析を実施し、色およびスペクトル型の関数として絶対的rバンド等級（Mr）を導出。磁気的に活性なM型矮星は、同じ色またはスペクトル型の非活性星よりも本質的に明るいことが判明。また、金属量が少ない星は、固定された色またはスペクトル型において明るさが弱く、銀河の垂直方向高さに伴い速度分散が増加する傾向を示し、古い星族における動的加熱を示している。

ABSTRACT

We present a statistical parallax analysis of low-mass dwarfs from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). We calculate absolute r-band magnitudes (M_r) as a function of color and spectral type, and investigate changes in M_r with location in the Milky Way. We find that magnetically active M dwarfs are intrinsically brighter in M_r than their inactive counterparts at the same color or spectral type. Metallicity, as traced by the proxy zeta, also affects M_r, with metal poor stars having fainter absolute magnitudes than higher metallicity M dwarfs at the same color or spectral type. Additionally, we measure the velocity ellipsoid and solar reflex motion for each subsample of M dwarfs. We find good agreement between our measured solar peculiar motion and previous results for similar populations, as well as some evidence for differing motions of early and late M type populations in U and W velocities that cannot be attributed to asymmetric drift. The reflex solar motion and the velocity dispersions both show that younger populations, as traced by magnetic activity and location near the Galactic plane, have experienced less dynamical heating. We introduce a new parameter, the independent position altitude (IPA), to investigate populations as a function of vertical height from the Galactic plane. M dwarfs at all types exhibit an increase in velocity dispersion when analyzed in comparable IPA subgroups.

研究の動機と目的

• 統計的視差法を用いて、SDSSのu griz光度測定系に適合した低質量M型矮星の絶対等級（Mr）を決定すること。
• 色またはスペクトル型が固定された状態で、磁気的活動性や金属量といった固有の性質がMrに与える影響を調査すること。
• さまざまなM型矮星サブグループの太陽の特異運動および速度楕円体を測定し、銀河運動論を調査すること。
• 垂直銀河面高さおよび新しいパラメータである独立位置高度（IPA）が、動的加熱および星族の年齢差を明らかにする役割を果たすかを評価すること。
• 分光データを用いて光度距離推定値をキャリブレーションし、大規模な調査における距離および等級推定値の精度を向上させること。

提案手法

• SDSS DR7から得た70,000個のM型矮星の均質なサンプルに統計的視差解析を適用。測定済みの径方向速度、自己運動、光度測定値を用いる。
• 径方向速度および自己運動を用いて、銀河の運動をモデル化した運動論的モデルにより、平均絶対等級（Mr）、速度楕円体、太陽の特異運動を推定。
• SDSS分光測定から得たスペクトル型および色を定義し、光度測定と照合することで、ugriz系における色-等級関係（CMR）を導出。
• 運動論的傾向を距離に依存しない形で分析できるように、垂直銀河面高さの代理指標として独立位置高度（IPA）を導入。
• Hα線の放射を用いた磁気的活動性、ζパラメータを用いた金属量に基づいて星を分離し、Mrおよび運動論的特性に与える影響を分離。
• 統計的モデリングを適用し、選択効果およびサンプルバイアスを補正しながら、Mrが色、スペクトル型、活動性、金属量にどのように依存するかを定量的に評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁気的活動性は、固定された色またはスペクトル型におけるM型矮星の絶対的rバンド等級（Mr）にどのように影響するか？
• RQ2 ζパラメータで示される金属量は、同じ色またはスペクトル型のM型矮星のMrにどの程度影響を及ぼすか？
• RQ3 速度分散および太陽の特異運動は、特に銀河面からの高さおよび活動性と関連して、さまざまなM型矮星サブグループでどのように変化するか？
• RQ4 速度分散は銀河面からの垂直距離が増加するにつれて増加するか？この傾向は、初期期および後期のM型星の両方で一貫しているか？
• RQ5 独立位置高度（IPA）パラメータは、動的加熱および星族の年齢差に関連する運動論的傾向を効果的に分離できるか？

主な発見

• 磁気的に活性なM型矮星は、同じ色またはスペクトル型の非活性星よりもrバンドで本質的に明るく、活動性が半径および光度を増加させることを示唆している。
• 金属量が少ないM型矮星（ζが小さい）は、同じ色またはスペクトル型の金属量の高い星よりも絶対等級が明るくない。これは、質量の大きな星における傾向と一致している。
• 磁気的活動性が明るさに与える影響は、金属量が低い（ζが小さい）場合に弱まり、活動性と金属量の複雑な相互作用を示している。
• 速度分散は独立位置高度（IPA）が増加するにつれて増加しており、すべてのスペクトル型において銀河面からの垂直距離が大きいほど動的加熱が顕著であることを示している。
• 活性なM型矮星は、非活性な星に比べて太陽に対する平均特異運動が小さく、若い星族が動的加熱を受けていないことと整合的である。
• 測定された太陽の特異運動および速度分散は、先行研究とよく一致しており、初期期および後期のM型矮星は非対称性の駆動に起因しないUおよびW速度の異なる傾向を示しており、異なる運動論的歴史を示唆している。