[论文解读] Rotation periods for stars of the TW Hydrae association

W. A. Lawson, Lisa A. Crause|CERN Bulletin|Jan 24, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 30

一句话总结

本研究测量了TW Hydrae星协（TWA）中12个系统内16颗恒星的自转周期，揭示出两个截然不同的族群：TWA 1–13（中位周期4.7天，约10 Myr，距离约55 pc）和TWA 14–19（中位周期0.7天，约17 Myr，距离约90 pc）。数据表明这两组在空间分布和自转特性上均明显不同，TWA 14–19极有可能属于蛇夫座-天蝎座-半人马座OB星协的下天蝎座-半人马座（LCC）次群，而非TWA的延伸部分。

ABSTRACT

We have conducted a photometric study of late-type members of the TW Hydrae association (TWA) and measured the rotation periods for 16 stars in 12 systems. For TWA stars listed by Webb et al. and Sterzik et al. (TWA 1-13; led by TW Hya = TWA 1) we find a median period of 4.7 d. However, for stars that we measured in the TWA 14-19 group identified by Zuckerman et al., we find a median period of only 0.7 d. The period distributions of the two groups cannot be reconciled at the 3-sigma significance level. Using photometric arguments supported by the Hipparcos distance to HD 102458 (= TWA 19A), we find that TWA 14-19 reside at an average distance of d \approx 90 pc, spatially at the near boundary of the Lower Centaurus-Crux (LCC) subgroup of the Ophiuchus-Scorpius-Centaurus OB-star association (OSCA). Proper motions for HD 102458, TWA 14, 18 and 19B link these stars to the LCC subgroup. From Hertzsprung-Russell (H-R) diagram placement, we derive an age of \approx 17 Myr for the HD 102458 system that may be the representative age for the TWA 14-19 group. Merging various lines of evidence, we conclude that these stars form a spatially- and rotationally-distinct population of older pre-main sequence (PMS) stars, rather than being an extension of the TWA beyond those stars associated with TW Hya that have an age of \sim 10 Myr and reside at d \approx 55 pc. Instead, TWA 14-19 likely represent the population of low-mass stars still physically associated with the LCC subgroup.

研究动机与目标

• 利用多 epoch 光度观测，测量TW Hydrae星协中晚型成员的自转周期。
• 解决TWA 14–19是否与TWA物理关联，或属于另一族群的模糊性。
• 确定TWA 1–13与TWA 14–19两组在空间、运动学和年龄上的差异。
• 检验观测到的自转周期分布差异是否反映不同的演化历史，或属于不同的恒星星协。

提出的方法

• 使用南非天文台苏特兰观测站的1米望远镜，进行多 epoch 的V波段和I波段光度观测。
• 分析2000年和2001年观测周期的光曲线，通过亮度变化中的周期性特征检测自转周期。
• 利用Hipparcos星等、视差和自行数据，对HD 102458（TWA 19A）进行距离估算，并检验其与下天蝎座-半人马座（LCC）次群的运动学一致性。
• 结合PMS演化模型（Siess et al. 2000）在赫罗图（H-R）图中定位，估算关键恒星（如HD 102458）的年龄。
• 将自行和空间位置与已知LCC次群成员交叉比对，评估运动学成员资格。
• 采用3-σ显著性检验评估周期分布的显著性，比较TWA 1–13与TWA 14–19的自转周期分布差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 TWA 14–19恒星是否与TWA物理关联，还是属于另一恒星群体？
• RQ2 TWA 14–19族群的真实距离和年龄是多少？与TWA 1–13族群相比有何差异？
• RQ3 两组TWA亚群在自转周期上的观测差异是否反映不同的演化阶段或物理关联？
• RQ4 TWA 14–19族群在运动学上是否与蛇夫座-天蝎座-半人马座OB星协的下天蝎座-半人马座（LCC）次群一致？
• RQ5 光度和天体测量数据能否解决关于TWA 14–19是否为TWA延伸或独立族群的争议？

主要发现

• TWA 1–13恒星的中位自转周期为4.7天，而TWA 14–19恒星为0.7天，表明其自转特性存在显著差异。
• 两组自转周期分布的差异在3-σ显著性水平下具有统计显著性，否定了其来自单一总体的假设。
• TWA 14–19恒星的平均距离约为90 pc，与HD 102458的Hipparcos距离（104 pc）以及LCC次群边界（95 pc）一致。
• HD 102458、TWA 14、TWA 18和TWA 19B的自行数据与蛇夫座-天蝎座-半人马座OB星协的LCC次群成员身份一致。
• 赫罗图定位显示HD 102458系统的年龄约为17 Myr，比TWA 1–13族群（8–10 Myr）约老8 Myr，支持TWA 14–19具有独立年龄的结论。
• 作者结论认为，TWA 14–19代表了与TWA空间和自转特性均不同的、年龄更老的前主序星族群，其物理关联对象为LCC次群，而非TWA的延伸。