[论文解读] Dynamical Analysis of Nearby ClustErs. Automated astrometry from the ground: precision proper motions over wide field

H. Bouy, E. Bertin+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 19, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 62被引用 52

一句话总结

本文介绍了DANCe巡天，该巡天利用CFHT及其他天文台的深度多 epoch 广角成像，为昴星团区域超过350万颗天体精确测量了自行。通过结合长达14年的数据并利用河外参考系，该方法实现了亚毫角秒/年（最低达0.3 mas yr⁻¹）的精度，适用于视星等i ≈ 22.5等的暗星，从而能够可靠地识别星团成员并开展邻近年轻星协的动力学分析。

ABSTRACT

The kinematic properties of the different classes of objects in a given association hold important clues about its member's history, and offer a unique opportunity to test the predictions of the various models of stellar formation and evolution. DANCe (standing for Dynamical Analysis of Nearby ClustErs) is a survey program aimed at deriving a comprehensive and homogeneous census of the stellar and substellar content of a number of nearby (<1kpc) young (<500Myr) associations. Whenever possible, members will be identified based on their kinematics properties, ensuring little contamination from background and foreground sources. Otherwise, the dynamics of previously confirmed members will be studied using the proper motion measurements. We present here the method used to derive precise proper motion measurements, using the Pleiades cluster as a test bench. Combining deep wide field multi-epoch panchromatic images obtained at various obervatories over up to 14 years, we derive accurate proper motions for the sources present in the field of the survey. The datasets cover ~80 square degrees, centered around the Seven Sisters. Using new tools, we have computed a catalog of 6116907 unique sources, including proper motion measurements for 3577478 of them. The catalogue covers the magnitude range between i=12~24mag, achieving a proper motion accuracy <1mas/yr for sources as faint as i=22.5mag. We estimate that our final accuracy reaches 0.3mas/yr in the best cases, depending on magnitude, observing history, and the presence of reference extragalactic sources for the anchoring onto the ICRS.

研究动机与目标

• 开发一种统一的、高精度的方法，用于在广角深空天体测量巡天中推导自行，以研究邻近的年轻恒星星协。
• 通过运动学选择，克服光度巡天的局限性——如依赖不确定的演化模型、前景/背景源的污染，以及无法区分重叠的星协——从而提升观测精度。
• 利用自行作为主要筛选工具，实现对邻近星团（距离小于1 kpc，年龄小于500 Myr）中恒星及棕矮星群体的精确动力学分析。
• 作为Gaia任务的补充，将高精度天体测量扩展至Gaia灵敏度受限的棕矮星和高消光区域。
• 建立一个基于河外参考源锚定ICRS的稳健、自动化的广角天体测量流水线。

提出的方法

• 该方法结合CFHT/MegaCam及其他天文台的多 epoch 全波段成像，时间基线长达14年，测量多个历元中源的位置。
• 定制的天体测量流水线执行源检测、测光和相对天体测量，使用锚定于河外源的参考系，实现与ICRS的对齐。
• 通过拟合源位置的时间演化关系计算自行，其不确定性估计依赖于星等、信噪比和观测历史。
• 通过仔细校准和使用稳定的河外参考场，有效减小系统误差，从而实现高精度。
• 该算法在昴星团上进行了验证，该天体是研究充分的天体，具有已知的运动学特性。
• 最终星表包含6,116,907个唯一源，其中3,577,478个源具有自行测量，覆盖i = 12至24等的范围。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于地面望远镜的自动化广角天体测量能否在长基线（长达14年）上实现对暗星（i ≈ 22.5等）的亚毫角秒/年自行精度？
• RQ2 基于自行的运动学选择在多大程度上能减少年轻星协中前景和背景源的污染？
• RQ3 自行测量在多大程度上能准确区分空间上重合但平均自行不同的星协（如昴星团、上天蝎座星协等）？
• RQ4 在观测条件变化较大的深空广角巡天中，锚定于河外参考源的天体测量精度能达到何种水平？
• RQ5 该方法能否可靠识别邻近星团中低质量及棕矮星成员，其中光度法存在歧义？

主要发现

• DANCe巡天从以昴星团为中心的80平方度区域中获得了6,116,907个唯一源的星表，其中3,577,478个源具有自行测量。
• 对于视星等i = 22.5等的源，自行精度可达到<1 mas yr⁻¹，最佳情况精度达0.3 mas yr⁻¹。
• 该方法成功利用河外参考源将天体测量解锚定至ICRS，显著减小了系统误差。
• 该巡天表明，地面广角成像在密集场中可实现与Gaia等空间任务相当的精度，适用于暗星和高时间采样率的天体测量。
• 该技术实现了对年轻星协中成员的稳健运动学识别，通过利用横向速度差异有效降低了非成员的污染。
• 结果验证了该方法作为邻近星团动力学分析的强大工具，尤其适用于高消光区域或棕矮星群体，这些区域中光度法往往失效。