[论文解读] Reaching the boundary between stellar kinematic groups and very wide binaries. II. alpha Lib + KU Lib: a common proper motion system in Castor separated by 1.0 pc

J. A. Caballero|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 74被引用 26

一句话总结

本文提出，α Lib（Zubenelgenubi）与KU Lib构成一个位于2亿年历史的双子座移动星群中的引力束缚、超宽双星系统，相隔1.0 pc——这是目前已知在所有质量域中跨度最宽的多星系统。尽管分离距离极远，但该系统的高束缚能与年轻年龄表明其正濒临银河潮汐力的破坏，为研究年轻宽双星的动力学演化提供了罕见的观测窗口。

ABSTRACT

Aims: I investigate the gravitational binding of a nearby common proper motion system in the young Castor moving group (tau ~ 200 Ma), formed by the bright quadruple star alpha Lib (Zubenelgenubi) and the young solar analog KU Lib. The system has an exceptionally wide angular separation, of about 2.6 deg, which corresponds to a projected physical separation of about 1.0 pc. Methods: I compile basic information of the system and compare its binding energy with those of other weakly bound systems in the field, and study the physical separations of resolved multiple systems in Castor. Results: KU Lib has roughly the same proper motion, parallactic distance, radial velocity, and metallicity than the young hierarchical quadruple system alpha Lib. Besides, KU Lib also displays youth features. The resemblance between these basic parameters and the relatively large estimated binding energy point out that the five stars are gravitationally bound. KU Lib and alpha Lib constitute the widest known multiple system at all mass domains, and likely represent the most extreme example of young wide binaries on the point of being disrupted. Besides, I make a comprehensive compilation of star candidates in Castor, including new ones.

研究动机与目标

• 研究位于年轻双子座移动星群中的α Lib与KU Lib这一相距2.6°（1.0 pc）的共同自行对的引力束缚性。
• 在如此极端的投影距离下，判断该系统是否为真实的物理双星，而非偶然对齐。
• 评估该系统的束缚能相对于其他已知宽双星的大小，并检验其在银河潮汐力作用下的稳定性。
• 整理双子座移动星群中恒星候选者的完整列表，包括新发现的天体。
• 探讨运动学星群与极宽双星之间的边界，特别是在年轻、动力学脆弱系统背景下的意义。

提出的方法

• 从Hipparcos、SIMBAD及其他数据库中收集α Lib与KU Lib的天体测量、光度及径向速度数据，以评估其共同自行与物理参数。
• 利用周年视 parallax 距离与角分离计算投影物理距离（s ≈ 217 kAU ≈ 1.0 pc）。
• 使用双星束缚能公式估算引力束缚能（|U_g*| ≈ 46.1 × 10^33 J），并与其它已知宽双星进行比较。
• 利用Close等（1990）推导的临界分离极限评估系统在银河潮汐力作用下的稳定性，该研究预测此质量组合的破坏分离距离约为6.0 pc。
• 使用Aladin与USNO-B1数据应用共同自行筛选法，识别并验证候选极宽双星对。
• 对双子座移动星群开展虚拟天文台调查，整理出15颗恒星候选者，包括5颗新发现（KU Lib、VV Lyn AB、36 UMa A、μ Dra C、V447 Lac B）

实验结果

研究问题

• RQ1 在1.0 pc的投影距离下，α Lib–KU Lib对是否为物理束缚系统，还是偶然对齐？
• RQ2 α Lib–KU Lib系统的引力束缚能是多少？与其它已知宽双星相比如何？
• RQ3 该系统能否在其位于银道面的生命周期内抵御银河潮汐力的破坏作用？
• RQ4 该系统在运动学星群与极宽双星边界问题上的意义是什么？
• RQ5 双子座移动星群中还存在多少额外的候选极宽双星？其统计显著性如何？

主要发现

• α Lib与KU Lib具有几乎相同的自行、视 parallax、径向速度、金属丰度及年轻指标，证实了其共同自行与物理关联性。
• 该系统的束缚能为|U_g*| ≈ 46.1 × 10^33 J，高于α Cen–Proxima系统（–32.1 × 10^33 J），且比脆弱的极低质量宽双星高出一个数量级。
• 1.0 pc的投影物理距离相当于217 kAU，使α Lib与KU Lib成为所有质量域中目前已知最宽的多星系统。
• 该系统可能正处于银河潮汐力破坏的进程中，其质量组合的理论破坏极限约为6.0 pc，表明其可能仅能再经历几个银河轨道周期。
• 本研究在双子座移动星群中确认了五颗新恒星候选者：KU Lib（本身）、VV Lyn AB、36 UMa A、μ Dra C与V447 Lac B。
• 发现一对新的极宽双星：V450 And AB与V451 And，其投影距离约为16 kAU（0.076 pc），进一步扩展了极宽双星的已知样本。