[论文解读] Global survey of star clusters in the Milky Way II. The catalogue of basic parameters

N. V. Kharchenko, А. Э. Пискунов+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 27, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 21被引用 310

一句话总结

本论文提出了银河系星团（MWSC）目录，这是基于PPMXL和2MASS的统一天体测量与近红外测光数据，对银河系内3,006个星团进行的全面、一致的调查。该目录为其中1,500个星团提供了精确且一致的参数（位置、自行、距离、年龄、消光与潮汐半径），这些参数为首次确定，覆盖范围接近完整，可达太阳1.8 kpc以内，除最老的银河系内星团（1 kpc以内）因输入列表不完整而存在例外。

ABSTRACT

Although they are the main constituents of the Galactic disk population, for half of the open clusters in the Milky Way reported in the literature nothing is known except the raw position and an approximate size. The main goal of this study is to determine a full set of uniform spatial, structural, kinematic, and astrophysical parameters for as many known open clusters as possible. On the basis of stellar data from PPMXL and 2MASS, we used a dedicated data-processing pipeline to determine kinematic and photometric membership probabilities for stars in a cluster region. For an input list of 3784 targets from the literature, we confirm that 3006 are real objects, the vast majority of them are open clusters, but associations and globular clusters are also present. For each confirmed object we determined the exact position of the cluster centre, the apparent size, proper motion, distance, colour excess, and age. For about 1500 clusters, these basic astrophysical parameters have been determined for the first time. For the bulk of the clusters we also derived the tidal radius. We estimated additionally average radial velocities for more than 30% of the confirmed clusters. The present sample (called MWSC) reaches both the central parts of the Milky Way and its outer regions. It is almost complete up to 1.8 kpc from the Sun and also covers neighbouring spiral arms. However, for a small subset of the oldest open clusters ($\log t \gtrsim 9$) we found some evidence of incompleteness within about 1 kpc from the Sun.

研究动机与目标

• 创建一个完整、一致且无偏见的银河系星团样本，其天体物理参数确定良好。
• 解决以往约一半已知的银河系星团仅知近似位置与尺寸，缺乏可靠统一数据的问题。
• 提升银河系盘面（包括银心区域与外旋臂）中星团参数的完整度与准确性。
• 识别并量化文献输入列表中的不完整性，特别是太阳附近老的银河系星团。
• 通过提供一个一致的全天区星团参数目录，为未来星团形成、演化及银河系结构研究奠定基础。

提出的方法

• 本研究采用统一的数据处理流程，处理来自PPMXL和2MASS全天星表的恒星数据，结合天体测量与近红外测光信息。
• 计算星团区域恒星的运动学与光度成员概率，以区分星团成员星与场星。
• 使用一致方法推导所有天体的星团中心位置、视半径、自行、距离、色指数超量与年龄。
• 利用推导出的星团参数与恒星密度分布，对98%的确认星团估算潮汐半径。
• 通过结合文献测量与星团成员数据，对30%的确认星团估算视向速度。
• 将文献中3,784个命名星团的输入列表与数据进行验证，最终确认3,006个真实天体。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河系中真实星团的真实数量是多少？有多少个星团在文献中缺失？
• RQ2 太阳邻域内当前星团样本的完整度如何，特别是最老的星团？
• RQ3 命名星团的输入列表在多大程度上导致了调查中的系统性不完整，特别是对老的银河系星团？
• RQ4 能否通过PPMXL与2MASS数据，利用统一的全天区流程可靠地推导星团的天体物理参数？
• RQ5 不同年龄下，银河系内球状星团与银河系星团的空间与运动学分布之间有何关系？

主要发现

• MWSC目录包含3,006个确认的星团，输入列表中3,784个命名星团中有79%为真实天体。
• 对于约1,500个星团（约占确认样本的50%），首次推导出距离、年龄与消光等基本天体物理参数。
• 调查在太阳1.8 kpc以内实现接近完整的覆盖，银河系盘面的完整度上限为1.8 kpc。
• 在太阳1 kpc以内，最老的银河系星团（log t ≥ 9）存在不完整性证据，估计输入列表中缺失约40个星团。
• 98%的确认星团确定了潮汐半径，30%的样本通过文献数据估算了平均视向速度。
• 星团在银道面Z轴方向的分布显示，在约6 Gyr处，老的银河系星团与年轻的球状星团之间存在平滑过渡，且老的球状星团垂直弥散度随年龄增加而增大。