[論文レビュー] White Dwarf Mass Distribution

S. O. Kepler, D. Koester+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 2, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、Sloan Digital Sky Survey Data Release 12 のデータを用い、高信噪比スペクトルと Koester モデル大気（DA に対して ML2/α=0.8、DB に対して α=1.25）を用いて、純粋な DA 型および DB 型白色矮星 3,637 階と 549 階の質量関数を提示する。補正済み質量関数は 0.624 M☉ でピークを示し、ディスクのスケール高さは 300 pc である。また、銀河運動学的手法により、10 個の可能性の高いハロー白色矮星が同定された。

ABSTRACT

We present the mass distribution for all S/N > 15 pure DA white dwarfs detected in the Sloan Digital Sky Survey up to Data Release 12, fitted with Koester models for ML2/alpha=0.8, and with Teff > 10 000 K, and for DBs with S/N >10, fitted with ML2/alpha=1.25, for Teff > 16 000 K. These mass distributions are for log g > 6.5 stars, i.e., excluding the Extremely Low Mass white dwarfs. We also present the mass distributions corrected by volume with the 1/Vmax approach, for stars brighter than g=19. Both distributions have a maximum at M=0.624 Msun but very distinct shapes. From the estimated z-distances, we deduce a disk scale height of 300 pc. We also present 10 probable halo white dwarfs, from their galactic U, V, W velocities.

研究の動機と目的

• Sloan Digital Sky Survey の高信噪比スペクトルと正確な大気モデルを用いて、白色矮星の質量関数を特定すること。
• 1/V_max 法を用いて、明るさ限界調査における観測バイアスを補正し、体積補正済み質量関数を導出すること。
• 白色矮星の銀河平面からの垂直距離（z）を分析することにより、の銀河ディスクの運動学的構造を推定すること。
• 薄いディスクおよび厚いディスクの限界を超える銀河の U, V, W 速度を持つ白色矮星を特定し、ハロー白色矮星の可能性を評価すること。
• 均一な星形成を仮定した理論的集団合成モデルと比較することで、ディスクの星形成歴を調査すること。

提案手法

• SDSS DR12 スペクトルから、S/N ≥ 15（DA）および S/N ≥ 10（DB）の白色矮星 3,637 階（DA）および 549 階（DB）を選定した。
• Koester (2010) のモデル大気と観測スペクトルを適合させ、DA 型白色矮星に対して ML2/α=0.8、DB 型に対して α=1.25 を使用した。
• Tremblay et al. (2013) の補正を用いて、有効温度および表面重力に対する 3D の対流補正を適用した。
• Althaus et al. (2005)、Renedo et al. (2010)、Romero et al. (2015) の質量-半径関係を用いて質量を計算した。
• g = 19 の明るさまで 1/V_max 法を用いて調査の体積バイアスを補正し、体積補正済み質量関数を導出した。
• フィルタ透過関数およびゼロポイントを用いて絶対等級を導出し、距離を推定した。その後、銀経および距離から z 距離を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測選択効果を補正した場合、の銀河ディスクにおける白色矮星の本質的質量関数はどのようになるか？
• RQ2 白色矮星質量関数の形状は、初期質量関数および星形成歴にどのような示唆をもたらすか？
• RQ3 白色矮星集団のディスクスケール高さは何か？また、DA 型と DB 型でどのように異なるか？
• RQ4 どの白色矮星が銀河ハローと整合する運動学的性質を示し、その起源は何か？
• RQ5 観測された質量関数は、均一な星形成を仮定した理論的集団合成モデルとどのように一致するか？

主な発見

• 体積補正済みの DA および DB 白色矮星の質量関数は 0.624 M☉ でピークを示し、形状に差異がある：DA 型は高質量側に尾を引くが、DB 型は低質量側に延びる。
• DA 白色矮星のディスクスケール高さは約 300 pc であり、DB 型はわずかに大きなスケール高さを示す。
• T_eff ≥ 13,000 K の DA 白色矮星の平均質量は 0.646 ± 0.002 M☉ であり、過去 2 Gyr の間に星形成の急増があったことを示唆している。
• 10 個の白色矮星が薄いディスクおよび厚いディスクの 3σ 楕円の外側にある銀河速度を示しており、ハロー白色矮星または二重星相互作用の産物である可能性が高い。
• 観測された質量関数を説明するには、2 Gyr 前に 30% の星形成バーストが必要であり、均一な星形成を仮定した従来のモデルとは矛盾する。
• APOP および Munn et al. (2014) の自己運動の結果は一致しており、運動学的解析の信頼性を支持している。