[论文解读] Eclipsing binaries as standard candles: HD 23642 and the distance to the Pleiades

J. Southworth, P. F. L. Maxted+1 more|ArXiv.org|Sep 21, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 45被引用 86

一句话总结

本文提出一种新的经验方法，利用从干涉测量数据校准的表面亮度关系，测定食双星的距离，将该方法应用于毕宿星团中的HD 23642，得出其距离为139.1 ± 3.5 pc。结果支持毕宿星团的'长'距离尺度，并确认太阳金属丰度和氦丰度，挑战了依巴谷卫星视差测得的120 ± 3 pc的距离。

ABSTRACT

We present a reanalysis of the light curves of HD 23642, a detached eclipsing binary star in the Pleiades open cluster, with emphasis on a detailed error analysis. We compare the masses and radii of the two stars to predictions of stellar evolutionary models and find that the metal and helium abundances of the Pleiades are approximately solar. We present a new method for finding distances to eclipsing binaries, of spectral types A to M, using the empirical calibrations of effective temperature versus surface brightness given by Kervella et al. (2004). We use the calibration for K-filter surface brightness to determine a distance of 139.1 +/- 3.5 pc to HD 23642 and the Pleiades. This distance is in excellent agreement with distances found from the use of theoretical and empirical bolometric corrections. We show that the determination of distance, both from the use of surface brightness relations and from the use of bolometric corrections, is more accurate and precise at infrared wavelengths than at optical wavelengths. The distance to HD 23642 is consistent with that derived from photometric methods and Hubble Space Telecscope parallaxes, but is inconsistent with the distance measured using Hipparcos parallaxes of HD 23642 and of other Pleiades stars.

研究动机与目标

• 解决毕宿星团'长'（132 ± 3 pc）与'短'（120 ± 3 pc）距离尺度之间的差异。
• 检验依巴谷卫星视差测得的HD 23642及毕宿星团距离是否与经验与理论距离指标一致。
• 开发并验证一种新的、近乎经验的方法，利用表面亮度-有效温度校准，测定分离食双星的距离。
• 评估光学波段与红外波段距离测量的精度与可靠性。
• 通过将观测到的恒星半径与理论模型比较，确定毕宿星团的金属与氦丰度。

提出的方法

• 利用Kervella等人（2004年）提供的干涉测量表面亮度-有效温度校准，基于K波段测光数据确定恒星表面亮度。
• 将表面亮度-温度关系应用于2MASS巡天中HD 23642的K波段测光数据，独立于总辐射修正（bolometric corrections）推导其距离。
• 结合光谱轨道解与光曲线建模，精确测定双星成分的质量与半径。
• 将HD 23642的观测半径与理论恒星演化模型进行比较，推断其金属与氦丰度。
• 通过在V波段与K波段使用经验与理论总辐射修正，评估距离测量的精度，并与表面亮度关系结果进行比较。
• 评估星际消光与金属丰度对距离不确定度的影响，结果表明红外波段具有更高的测量精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 表面亮度-有效温度关系能否为分离食双星提供可靠且经验性的距离测量？
• RQ2 基于表面亮度关系测得的HD 23642距离是否与毕宿星团公认的'长'距离尺度一致？
• RQ3 HD 23642的测得距离是否支持或与依巴谷卫星视差距离（120 ± 3 pc）相矛盾？
• RQ4 星际消光与金属丰度的不确定性在光学与红外波段中对距离精度的影响程度如何？
• RQ5 基于HD 23642的观测半径与理论模型比较，毕宿星团的金属与氦丰度有何推断？

主要发现

• 利用K波段测光数据的表面亮度方法测得HD 23642的距离为139.1 ± 3.5 pc，与毕宿星团的'长'距离尺度一致。
• 该距离与通过总辐射修正（理论K波段BC为138.8 ± 3.3 pc）及其他经验方法所得结果高度一致。
• 使用红外（K波段）表面亮度关系的距离测量更为精确，且对星际消光与金属丰度的敏感性低于光学方法。
• HD 23642双星成分的观测半径最符合具有太阳金属与氦丰度的恒星模型，排除了低金属丰度解释距离差异的可能性。
• 该表面亮度方法所得距离与依巴谷卫星视差距离（120 ± 3 pc）不一致，表明依巴谷数据在毕宿星团可能存在系统性问题。
• 该方法为距离测定提供了一条近乎完全经验的路径，减少了对理论总辐射修正的依赖，提升了A至M型分离食双星距离测量的准确性。