[论文解读] Mass determination for T Tauri stars from JHK Photometry

T. A. López-Chico, Luis Salas|Redalyc (Universidad Autónoma del Estado de México)|Nov 22, 2006

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 39被引用 8

一句话总结

本文提出了一种新方法，利用JHK测光和盘模型矢量，在无需光谱或动力学数据的情况下确定T Tauri星的质量。通过将红外过量和消光视为颜色-颜色空间中线性独立的矢量，该方法执行坐标变换，以推断给定年龄下的恒星质量，对14个Taurus-Auriga区域的天体与动力学质量相比，结果在1.5σ以内，表现出良好一致性。

ABSTRACT

We present a method that uses disk models to determine stellar masses for Pre-Main sequence T Tauri stars from JHK photometry. We find that the infrared excess produced by the disk behaves in a similar way to the extinction vector when plotted on color-color and color-magnitude diagrams, but that it is linearly independent. Employing these vectors as a basis of a vector space we carry out a coordinate transformation that allows us to find the mass of a central star for a given age. To test this Principal Vectors (PV) method we compare the mass values (MPV) obtained for 14 T Tauri objects in the Taurus-Auriga region with mass values known by dynamical methods. Further on, we analyzed 4 systems with multiple components (GG Tau, FO Tau, FS Tau, and V733 Tau) and determined the mass for each component of the system. We analyzed the effect of using different evolutionary models and other parameter values.

研究动机与目标

• 开发一种仅使用JHK测光来确定主序前阶段T Tauri星质量的方法，避免依赖光谱或动力学测量。
• 解决原恒星盘和星际消光对标准基于颜色的温度和光度估计造成的污染问题。
• 测试利用红外过量和消光矢量作为基矢量进行坐标变换以推断给定年龄下恒星质量的可行性。
• 在Taurus-Auriga区域14颗T Tauri星及四组多星系统中，通过已知的动力学质量验证该方法。
• 评估该方法对演化模型、距离、年龄和消光变化的敏感性。

提出的方法

• 该方法在JHK颜色-颜色图中识别出两个关键矢量：由盘再处理引起的红外过量矢量和由消光引起的红化矢量，二者均来自理论盘和消光模型。
• 将这些矢量视为二维矢量空间中线性无关的基矢量，从而实现从观测JHK颜色到质量-年龄平面的坐标变换。
• 该变换使用主矢量（PV）将观测颜色映射到给定年龄下的质量估计，假设目标样本为同年龄星族。
• 该方法基于观测颜色过量进行坐标系偏移，利用盘和消光贡献的矢量和推断恒星本征性质。
• 通过将变换后的坐标与演化轨迹（如PS99、Baraffe et al.）比较来推导质量，且在年龄和距离不确定条件下测试了方法的鲁棒性。
• 对于多星系统，该方法按分量分别应用，假设每颗恒星具有独立的盘和消光矢量，从而实现单个质量的确定。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否将原恒星盘引起的红外过量和星际消光在JHK颜色-颜色图中建模为独立矢量，以实现质量估计？
• RQ2 与T Tauri星的动力学质量测量相比，主矢量（PV）方法在多大程度上能准确恢复恒星质量？
• RQ3 使用不同演化模型（如PS99与S00）对PV方法推导出的质量有何影响？
• RQ4 距离（±7%）和年龄（±22%）的不确定性如何影响PV方法的质量估计？
• RQ5 PV方法能否可靠地确定多星系统（如GG Tau、FO Tau、FS Tau和V773 Tau）中各分量的质量？

主要发现

• 在假设同年龄的前提下，PV方法对Taurus-Auriga区域14颗T Tauri星中的12颗，与动力学质量的偏差在1.5σ以内或更好。
• 对于DF Tau，通过调整年龄，其与动力学质量的差异得以解决，与先前结果一致，表明该方法对年龄假设具有敏感性。
• 在四组多星系统（GG Tau、FO Tau、FS Tau、V773 Tau）中，该方法确定的分量质量与演化轨迹质量相比，偏差小于1.5σ。
• 在距离±7%和年龄±22%的不确定性下，$M_{PV}$的变化范围为20%，与相对于动力学质量的20%残差误差相当，表明年龄和距离的弥散是主要误差来源。
• PS99演化模型的拟合效果最佳（平均偏差22%），而S00过量模型的偏差最高达45%，表明该方法对模型选择具有依赖性。
• 该方法目前仅适用于质量在0.1至2.5 M⊙之间的恒星，对倾角接近边缘的系统（因灰消光）失效，但此类情况可通过高消光特征识别。