[论文解读] Proper-motion binaries in the Hipparcos Catalogue. Comparison with radial velocity data

A. Frankowski, Sylvie Jancart+1 more|ArXiv.org|Dec 15, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用 49

一句话总结

本研究通过使用卡方检验比较依巴谷星表与第谷-2星表的自行运动，识别出依巴谷星表中的自行双星，对周期为1,000至30,000天且视差大于20毫角秒的系统实现了接近100%的检测效率。研究证实，自行双星填补了光谱双星与干涉双星之间的关键空白，其中日内瓦-哥本哈根调查中15.2%的F型和G型矮星表现出可检测的天体测量运动，而这些运动在径向速度数据中未被观测到。

ABSTRACT

The comparison of the proper motions constructed from positions spanning a short (Hipparcos) or long time (Tycho-2) makes it possible to uncover binaries with periods of the order of or somewhat larger than the short time span, since the unrecognised orbital motion will then add to the proper motion. A list of candidate proper motion binaries is constructed from a chi^2 test evaluating the statistical significance of the difference between the Tycho-2 and Hipparcos proper motions for 103134 stars in common between the two catalogues (excluding components of visual systems). The paper focuses on the evaluation of the detection efficiency of proper-motion binaries, using different kinds of control data (mostly radial velocities). The detection rate for entries from the Ninth Catalogue of Spectroscopic Binary Orbits (SB9) is evaluated, as well as for stars like barium stars, which are known to be all binaries. Proper motion binaries are efficiently detected for systems with parallaxes in excess of ca. 20 mas, and periods in the range 1000 - 30000 d. The shortest periods in this range (1000 - 2000 d) may appear only as DMSA/G binaries (accelerated proper motion in the Hipparcos Double and Multiple System Annex). Proper motion binaries detected among SB9 systems having periods shorter than about 400 d hint at triple systems. A list of 19 candidate triple systems is provided. Binaries suspected of having low-mass (brown-dwarf-like) companions are listed as well. Among the 37 barium stars with parallaxes larger than 5 mas, only 7 exhibit no evidence for duplicity whatsoever (be it spectroscopic or astrometric). Finally, the fraction of proper-motion binaries shows no significant variation among the various (regular) spectral classes, when due account is taken for the detection biases.

研究动机与目标

• 通过长期基线自行比较，评估依巴谷星表中自行双星的检测效率。
• 识别并验证径向速度巡天遗漏的候选双星，特别是具有低质量或倾角接近边缘的轨道系统。
• 评估不同光谱型、光度类以及双星亚型（如钡星和Am星）中自行双星检测的完整性。
• 确定自行双星对恒星样本中总体双星频率的贡献，特别是在未来空间天体测量任务的背景下。

提出的方法

• 对103,134颗共同恒星的第谷-2星表与依巴谷星表自行运动应用卡方检验，识别出显著差异，指示轨道运动。
• 该方法聚焦于视差大于5毫角秒且轨道周期在100至5,000天之间的恒星，假设为圆形轨道以减轻计算负担。
• 利用对照样本评估检测效率：来自$S\text{B}^{9}$的光谱双星、钡星，以及日内瓦-哥本哈根调查中的F/G型矮星。
• 候选系统被标记为DMSA/G（自行加速）或DMSA/O（天体测量双星），并对红星中的色度效应进行额外检查。
• 通过比较$S\text{B}^{9}$周期与观测到的自行变化，识别三合星候选体。
• 应用统计校正以考虑检测偏差，特别是对低视差和高光度系统的偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 当与长期基线的第谷-2自行运动比较时，依巴谷星表中自行双星的检测效率如何？
• RQ2 自行双星对F和G型矮星的总双星频率有何贡献，特别是在未通过径向速度巡天检测到的情况下？
• RQ3 周期较短（1,000至2,000天）的系统是否更可能被识别为DMSA/G（自行加速）而非DMSA/O（天体测量轨道）？
• RQ4 钡星和Am星是否表现出更高的自行双星比例，这对它们的双星群体有何含义？
• RQ5 自行双星在检测因低质量或边缘倾角而未被径向速度方法探测到的系统中扮演何种角色？

主要发现

• 对于周期在1,000至30,000天之间且视差大于20毫角秒的系统，自行双星的检测效率接近100%。
• 周期为1,000至2,000天的系统最适于作为DMSA/G（自行加速）检测，而非DMSA/O。
• 在$S\text{B}^{9}$系统中，周期小于1,000天的自行双星可能指示包含长周期成分的三合星系统。
• 提供了19个候选三合星系统的列表，其中16个通过文献检索得到确认。
• 在日内瓦-哥本哈根F和G型矮星样本中，未被光谱方法探测到的自行双星使双星比例增加了5.5%，使总比例上升至20.7±0.8%。
• 在F-M光谱型中，自行双星的总体频率约为10.1±0.4%，在纠正检测偏差后无显著变化，与早期认为类太阳恒星中比例更高的说法相矛盾。