[论文解读] Common Proper Motion Search for Faint Companions Around Early-Type Field Stars - Progress Report

V. D. Ivanov, G. Chauvin+6 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 6被引用 4

一句话总结

本研究利用甚大望远镜/NACO仪器开展了一项高精度自适应光学巡天，对距离太阳300 pc以内的341颗早期型场星（A型和B型）进行了 faint companion 的探测。通过结合多历元观测与蒙特卡洛模拟，该巡天在探测物理双星方面实现了约67%的完整性，从而实现了对场星双星频率的同质化评估，并可与星形成区进行比较。

ABSTRACT

The multiplicity of early-type stars is still not well established. The derived binary fraction is different for individual star forming regions, suggesting a connection with the age and the environment conditions. The few studies that have investigated this connection do not provide conclusive results. To fill in this gap, we started the first detailed adaptive-optic-assisted imaging survey of early-type field stars to derive their multiplicity in a homogeneous way. The sample has been extracted from the Hipparcos Catalog and consists of 341 BA-type stars within ~300 pc from the Sun. We report the current status of the survey and describe a Monte-Carlo simulation that estimates the completeness of our companion detection.

研究动机与目标

• 在同质、体积受限的样本中确定早期型场星的多重频率。
• 研究早期型恒星的双星分数是否如晚型恒星一样依赖于环境条件和年龄。
• 通过高分辨率自适应光学成像克服在明亮早期型恒星附近探测faint companion 的挑战。
• 为场星多重性与星形成区中前主序星和主序星的多重性提供基准比较。
• 通过1至2年基线上共动运动测量验证物理双星的关联性。

提出的方法

• 从依巴谷星表中选取341颗A型和B型场星，要求距离≤300 pc，自行≥27 mas/yr，V星等为5–6，以实现NACO观测的最佳条件。
• 使用甚大望远镜上的NAOS–CONICA（NACO）仪器进行观测，像素尺度为27.03 mas/px，视场为27.7×27.7 arcsec。
• 每颗目标获取9次抖动曝光，总积分时间约7.5分钟，随后进行天空背景减除、平场校正、图像对齐及叠加。
• 应用点扩散函数（PSF）拟合与减除技术，以探测主星附近的faint companion。
• 开展蒙特卡洛模拟，综合考虑恒星参数（距离、光谱型、光度）、初始质量函数（Kroupa et al. 1993）、轨道分布（Duquennoy & Mayor 1991），以及基于星等差和角分离的可探测性标准。
• 利用模拟估算巡天的完整性，并预测轨道周期、分离度、星等差和光谱型的可探测分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 在体积受限、同质样本中，早期型场星的真实双星频率是多少？
• RQ2 早期型场星的多重性与星形成区中早期型恒星相比如何，特别是在环境依赖性方面？
• RQ3 考虑到密集环境中动力学演化的影响，恒星系统的年龄在多大程度上影响早期型恒星的双星分数？
• RQ4 该巡天在不同分离度和星等差下探测物理双星的完整性如何？
• RQ5 共动运动是否能够确认首次历元探测到的候选伴星的物理关联性？

主要发现

• 截至2005年9月，341颗目标恒星中已有196颗被观测，其中152颗已完成分析，包括81颗单星和71个待确认的候选伴星。
• 蒙特卡洛模拟预测，基于可探测性阈值和观测约束，该巡天将探测到样本中约2/3（67%）的物理双星。
• 该巡天对距离200 pc处的M4型伴星具有灵敏度，可在10σ显著性水平下探测到0.4 arcsec的分离度，适用于100 Myr大的A型恒星。
• B型恒星的伴星预计更年轻（约10 Myr）、更明亮，因此比A型恒星的伴星更容易探测。
• 模拟的可探测周期分布与理论上的Duquennoy & Mayor（1991）分布非常接近，但由于角分离和星等差的限制，可探测系统偏向于较短周期。
• 模型表明，星等差和角分离是限制可探测性的主要因素，尤其在分离度小于0.5 arcsec时更为显著。