[论文解读] Open clusters in 2MASS photometry - I. Structural and basic astrophysical parameters

Ł. Bukowiecki, G. Maciejewski+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 18

一句话总结

本研究利用2MASS近红外JHKS测光数据，为银河系中的849个疏散星团推导出结构参数和天体物理参数。通过重新估算星团中心、径向密度分布并应用背景星场去污染，作者确定了年龄、距离、消光和大小等参数，发现星团在红外波段中显得比在光学波段中更大，并揭示了距离和年龄对星团大小分布的选取效应。

ABSTRACT

The main goal of our project is to obtain a complete picture of individual open clusters from homogeneous data and then search for correlations between their astrophysical parameters. The near-infrared JHKS photometric data from the 2-Micron All Sky Survey were used to determine new coordinates of the centres, angular sizes and radial density profiles for 849 open clusters in the Milky Way. Additionally, age, reddening, distance, and linear sizes were also derived for 754 of them. For these open clusters our results are in satisfactory agreement with the literature data. The analysed sample contains open clusters with ages in the range from 7 Myr to 10 Gyr. The majority of these clusters are located up to 3 kpc from the Sun, less than 0.4 kpc from the Galactic Plane and 6 - 12 kpc from the Galactic Centre. The majority of clusters have core radii of about 1.5 pc and the limiting radii of the order of 10 pc. We notice that in the near-infrared, open clusters seem to be greater than in optical bands. We notice that a paucity of clusters is observed at Galactic longitudes range from 140{\deg} to 200{\deg} which probably reflects the real spatial distribution of open clusters in the Galaxy. The lack of clusters was also found in earlier studies.

研究动机与目标

• 利用2MASS JHKS测光数据，为疏散星团确定一致的结构与天体物理参数。
• 通过迭代星场计数分析，改进星团中心坐标、角大小和径向密度分布。
• 利用颜色-星等图与背景去污染方法，估算754个星团的年龄、距离和消光。
• 研究星团参数与银道面位置的相关性，包括距银心距离和标高。
• 识别星团样本完整性的选取效应，特别是大距离处致密星团的可探测性问题。

提出的方法

• 从1756个以已知疏散星团为中心的2MASS点源星表中提取JHKS测光数据。
• 应用迭代算法，利用赤纬和赤经条带上的星场计数直方图，重新估算星团中心坐标。
• 以重新估算的中心为基准，使用同心环构造径向密度分布（RDPs），并用类似King的两参数模型进行拟合。
• 通过统计程序去除背景星场，分离星团成员星，构建可靠的颜色-星等图。
• 根据颜色-星等图中主序星形态与位置，推导年龄、距离和消光（E(B−V)）。
• 将结果与文献数据对比，并分析空间分布趋势，包括银经与距离的依赖关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河系中疏散星团的结构参数（核心半径、截断半径）如何随银道面位置和太阳距离变化？
• RQ2 近红外测光数据在多大程度上揭示了星团在红外波段中比在光学波段中更大的尺寸？造成这种差异的原因是什么？
• RQ3 哪些选取效应影响了星团大小与年龄的观测分布，特别是在大距离处？
• RQ4 星团年龄、消光与标高如何与银心距离和银纬相关？
• RQ5 为何在银经140°–200°范围内疏散星团数量稀少？这是否反映了银河系的真实结构特征？

主要发现

• 81%的疏散星团截断半径小于10 pc，核心半径通常约为1.5 pc。
• 截断半径在统计上比核心半径大6–7倍，表明星团具有扩展的结构。
• 由于能更好探测到暗淡且遥远的星团成员星，疏散星团在近红外波段中显得比在光学波段中更大。
• 存在强烈的选取效应，导致遥远星团的表观尺寸更大，因为致密星团在大距离处难以被探测到。
• E(J−KS)/E(B−V)的平均比值为0.463，与Schlegel等人（1998）的值0.520不同，但仅导致距离估计中2.8%的误差。
• 在银经140°–200°范围内存在显著的星团缺失，与银河系旋臂结构中英仙臂间隙一致。