[论文解读] The luminosity function of white dwarfs and M dwarfs, using dark nebulae as opaque outer screens

L. Festin|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 6

一句话总结

本研究通过利用暗星云作为不透明遮罩，隔离猎户座A、蛇形星云和 rho Oph 高消光区域中的前景恒星，测量了白矮星和M型矮星的光度函数。利用VRI测光和测光视差法，识别出21颗M型矮星和7颗白矮星，发现M型矮星光度函数在Mv=16之后无显著上翘，推导出本地白矮星空间密度为0.013±0.005 M☉/pc³，与近期通过独立方法获得的结果一致，采用了一种新颖的观测方法。

ABSTRACT

By using dark nebulae as opaque outer screens, the luminosity function of white dwarfs and M dwarfs has been studied. High-extinction areas towards the Orion A, Serpens and rho Oph cloud complexes were observed, covering a volume corresponding to 464 pc3 in the solar neighbourhood, complete to Mv=16.5. Foreground stars were selected by VRI photometry and photometric parallaxes. The resulting foreground sample consists of 21 M dwarfs and 7 white dwarfs. The derived M-dwarf luminosity function is consistent with previous studies, showing no substantial upturn beyond Mv=16. The 7 white dwarfs imply a local density of 0.013(+-0.005)Msun/pc3 (~15% of the dynamical mass in the solar neighbourhood) supporting other recent results but obtained with a completely different method. For the clouds, foreground-star data were used to derive independent cloud distances, while the background stars and a simple model of the Milky Way gave reliable cloud extinctions.

研究动机与目标

• 通过一种新观测技术，测定太阳邻域白矮星和M型矮星的局部光度函数。
• 检验M型矮星光度函数在视星等较暗（Mv > 16）时是否出现显著上翘，如部分模型所预测。
• 利用暗星云后方的前景恒星作为距离和消光指标，独立估算本地白矮星空间密度。
• 通过背景恒星分布和银河系模型假设，推导分子云复合体的独立距离和消光。

提出的方法

• 利用猎户座A、蛇形星云和 rho Oph 中的高消光区域作为天然不透明遮罩，将前景恒星与背景天体分离。
• 采用VRI测光，基于颜色-星等标准识别并筛选前景恒星。
• 应用测光视差技术估算选定恒星的距离和绝对星等。
• 利用星云后方背景恒星的分布及简单的银河系模型，估算云的消光。
• 通过分析背景恒星的星等分布与模型的对比，推导出独立的云距离。
• 对最终的M型矮星和白矮星样本应用消光修正和光度函数分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 M型矮星光度函数在绝对星等比Mv=16.5更暗时是否表现出显著上翘？
• RQ2 通过一种新颖的观测方法，太阳邻域的本地白矮星空间密度是多少？
• RQ3 暗星云能否有效用作不透明遮罩，以分离并表征太阳邻域的低光度恒星？
• RQ4 利用背景恒星分布和银河系模型，推导出的分子云距离和消光的准确性如何？

主要发现

• M型矮星光度函数在Mv=16.5之后无显著上翘，与先前研究一致，排除了在暗星等处出现显著星族增加的可能性。
• 本研究在太阳邻域464 pc³的体积内，完整至Mv=16.5，识别出21颗M型矮星和7颗白矮星。
• 推导出的本地白矮星空间密度为0.013±0.005 M☉/pc³，相当于太阳邻域动力学质量的约15%。
• 尽管该白矮星密度估计基于完全独立的方法（即前景恒星筛选与消光建模），但与近期其他结果一致。
• 该方法通过结合背景恒星计数与简单银河系模型，成功获得了独立的云距离和消光。
• 利用暗星云作为不透明外层遮罩，实现了前景恒星的清晰分离，并可靠地确定了高消光区域的光度函数。