[论文解读] The problem of the Pleiades distance. Constraints from Stromgren photometry of nearby field stars

Dennis Stello, P. E. Nissen|ArXiv.org|May 14, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 14被引用 42

一句话总结

本研究通过使用金属量与昴星团匹配的F型场星的斯特罗姆伦测光法校准零龄主序（ZAMS），解决了昴星团距离的争议，得出距离模数为5.61 ± 0.03 mag——显著大于依巴谷卫星测得的5.36 ± 0.06 mag。作者认为该差异可能源于非球形星团结构，其中较亮恒星更接近地球，导致依巴谷视差系统性偏小。

ABSTRACT

The discrepancy between the Pleiades cluster distance based on Hipparcos parallaxes and main sequence fitting is investigated on the basis of Stromgren photometry of F-type stars. Field stars with the same metallicity as the Pleiades have been selected from the m1 index and a technique has been developed to locate the ZAMS of these field stars in color-magnitude diagrams based on the color/temperature indices b-y, v-y, and beta. Fitting the Pleiades to these ZAMS relations results in a distance modulus of 5.61+/-0.03 mag in contrast to the Hipparcos modulus of 5.36+/-0.06 mag. Hence, we cannot confirm the recent claim by Grenon (1999) that the distance problem is solved by adopting a low metallicity of the Pleiades ([Fe/H]=-0.11) as determined from Geneva photometry. The metallicity sensitivity of the ZAMS determined by the field stars is investigated, and by combining this sensitivity in all three color/temperature indices b-y, v-y, and beta we get a independent test of the Pleiades distance modulus which support our value of 5.61 mag. Furthermore, the field star sample used for the comparison is tested against theoretical isochrones of different ages to show that evolutionary effects in the field star sample are not biasing our distance modulus estimate significantly. Possible explanations of the Pleiades distance problem are discussed and it is suggested that the discrepancy in the derived moduli may be linked to a non-spherical shape of the cluster.

研究动机与目标

• 解决依巴谷视差法与主序拟合法对昴星团距离模数长期存在的争议。
• 通过使用与昴星团金属量相同的场星，检验日内瓦测光法得出的低金属量（[Fe/H] = -0.11）是否有效。
• 利用多种颜色-温度指数（b-y, v-y, β）提供一种独立的、对金属量敏感的昴星团距离模数检验。
• 排除场星样本演化效应作为距离模数估计偏差的来源。
• 探究非球形星团结构是否可解释依巴谷与主序拟合距离之间的观测差异。

提出的方法

• 利用斯特罗姆伦测光法中的m1指数，选取金属量与昴星团匹配的F型场星。
• 使用颜色-温度指数b-y、v-y和β校准这些场星的零龄主序（ZAMS）。
• 基于b-y、v-y和β构建颜色-星等图（CMD），以确定金属丰富的场星ZAMS位置。
• 将观测到的昴星团主序与校准后的场星ZAMS关系拟合，以推导距离模数。
• 综合三种颜色-温度指数的敏感性，创建一种独立且稳健的距离模数检验。
• 将场星样本与不同年龄的理论等龄线进行对比，评估演化效应对距离估计的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于日内瓦测光法得出的昴星团金属量（[Fe/H] = -0.11）是否能解决其与依巴谷视差法之间的距离争议？
• RQ2 能否使用与昴星团金属量相同的场星，独立校准ZAMS并进而确定星团距离？
• RQ3 依巴谷与主序拟合距离模数之间的观测差异，是源于依巴谷视差的系统误差，还是星团本身的内在结构？
• RQ4 场星样本中的演化效应在多大程度上会偏差所推导的距离模数？
• RQ5 昴星团非球形、长条状的结构是否可解释为何依巴谷测得的距离较短（因较亮、较近的恒星权重更大），而主序拟合依赖于更暗、更远的恒星，从而得出更大的距离？

主要发现

• 通过将昴星团主序与金属丰富场星ZAMS拟合得出的距离模数为5.61 ± 0.03 mag。
• 该值与依巴谷测得的距离模数5.36 ± 0.06 mag不一致，表明低金属量无法解决该争议。
• b-y、v-y和β指数的综合敏感性提供了一项独立且稳健的检验，确认了5.61 mag的距离模数。
• 与不同年龄的理论等龄线对比显示，场星样本未表现出显著的演化偏差。
• 观测到的差异可能源于非球形星团结构，其中较亮恒星更接近地球，导致依巴谷平均视差系统性偏小。
• 非球形、长条状的星团结构可解释为何依巴谷测得的距离较短（因较亮、较近恒星权重更大），而主序拟合依赖于更暗、更远的恒星，从而得出更大的距离。