[论文解读] The Villafranca catalog of Galactic OB groups. II. From Gaia DR2 to EDR3 and ten new systems with O stars

J. Maíz Apellániz, R. H. Barbá+5 more|arXiv (Cornell University)|Oct 4, 2021

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 6被引用 4

一句话总结

本研究利用盖亚 EDR3 的天体测量与光度数据，结合 GOSSS 和 LiLiMaRlin 的高分辨率光谱数据，对银河系 OB 星团目录进行了修订，实现了在 1 kpc 范围内距离精度优于 1%。研究识别出 10 个新的 O 型星系统，确认了具有截断质量函数的孤立星团，并通过预主序等龄线拟合，精确测定了四个年轻星团的年龄与初始质量函数（IMF）约束。

ABSTRACT

CONTEXT. This is the second paper of a series on Galactic OB groups that uses astrometric and photometric data from Gaia and spectral classifications from GOSSS and LiLiMaRlin. The previous paper was based on Gaia DR2, this is based on Gaia EDR3. AIMS. The two aims of this paper are to revise the results for the sample from paper I using Gaia EDR3 data and to expand the sample of analyzed stellar groups to 26, from Villafranca O-001 to Villafranca O-026. METHODS. We use GOSSS to select Galactic stellar groups with O stars and an updated version of the method in paper 0 of this series, combining Gaia EDR3 G+GBP+GRP photometry, positions, proper motions, and parallaxes to assign memberships and measure distances. We present 99 spectra from GOSSS and 32 from LiLiMaRlin for stars in the analyzed groups or in their foreground. RESULTS. We derive distances to the 26 stellar groups with unprecedented precision and accuracy, with total uncertainties <1% within 1 kpc and of ~3% around 3 kpc, values that are almost 4x better than for Gaia DR2. We provide homogeneous spectral types for 110 stars and correct a number of errors in the literature, especially for objects in the Orion nebula cluster. For each of the groups we discuss its membership and present possible runaway/walkaway stars. At least two groups, Villafranca O-O12 S and Villafranca O-014 NW, are orphan clusters in which the most massive stars have been ejected by dynamical interactions, leaving objects with a capped mass function. The existence of such clusters has important consequences for the study of the IMF, the distribution of SNe across the Galaxy, and the population and dynamics of isolated compact objects. We fit PMS isochrones to four clusters to derive ages of 2.0$\pm$0.5 Ma for the sigma Orionis cluster, 4$\pm$2 Ma for NGC 2264, 5.0$\pm$0.5 Ma for NGC 2362, and 8$\pm$2 Ma for the gamma Velorum cluster. [ABRIDGED]

研究动机与目标

• 利用改进的盖亚 EDR3 天体测量与光度数据，更新维尔瓦兰卡银河系 OB 星团目录。
• 将样本扩展至 26 个恒星星团，包括 10 个新发现的含 O 型星的系统。
• 结合天体测量与光谱数据，精确测定 OB 星团的距离与光谱类型。
• 研究年轻星团的初始质量函数（IMF）与动力学演化，特别是具有截断质量函数的孤立星团。
• 评估恒星抛射与超新星反馈对星团质量函数及致密天体种群的影响。

提出的方法

• 采用改进的成员星与距离估算方法，结合盖亚 EDR3 的 G、G_BP 和 G_RP 光度、位置、自行与视差数据。
• 整合来自银河系 O 型星光谱巡天（GOSSS）与 LiLiMaRlin 的数据，对 26 个星团中的 141 颗恒星进行光谱分类。
• 通过将预主序（PMS）等龄线拟合至颜色-星等图（CMD），推导星团年龄及其不确定性。
• 以 Kroupa 初始质量函数（IMF）为参考，对比观测到的 2–50 M_⊙ 及 8–50 M_⊙ 恒星数量。
• 通过运动学分析与天体测量质量标志（如 RUWE > 1.4 或 σ_ext>0.1 mas）识别逃逸星与慢速运动星。
• 校正了文献中的光谱类型，特别是猎户星云星团（Villafranca O-023）中的恒星。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于盖亚 EDR3 数据，26 个银河系 OB 星团的更新距离与成员概率分别是多少？
• RQ2 年轻星团的观测初始质量函数（IMF）与标准 Kroupa IMF 相比如何，特别是在低质量系统中？
• RQ3 存在哪些证据支持具有截断质量函数的孤立星团？其动力学意义是什么？
• RQ4 预主序等龄线拟合如何约束 σ Ori 与 NGC 2264 等年轻星团的年龄？
• RQ5 恒星抛射与超新星反馈在多大程度上可解释 NGC 2467 与北美洲星云等星团中观测到的质量函数截断现象？

主要发现

• 26 个 OB 星团的距离测量总不确定性在 1 kpc 范围内低于 1%，在 3 kpc 范围内约为 3%，相比盖亚 DR2 提升了约 4 倍。
• 通过 PMS 等龄线拟合其颜色-星等图，σ Ori 星团（Villafranca O-026）的年龄确定为 2.0 ± 0.5 Ma。
• NGC 2264 星团（Villafranca O-016）的年龄为 4 ± 2 Ma，其 PMS 等龄线拟合与观测 CMD 一致。
• NGC 2362 星团（Villafranca O-021）的年龄为 5.0 ± 0.5 Ma，其 IMF 计数在 8–50 M_⊙ 范围内与 Kroupa IMF 在 1σ 误差范围内一致。
• γ Velorum 星团（Villafranca O-024）的年龄为 8 ± 2 Ma，其质量函数显示 8–50 M_⊙ 范围内多出 4 颗大质量恒星，略高于 Kroupa IMF，提示可能存在随机 IMF 效应。
• 两个星团——NGC 2467 中的 Villafranca O-012 S 与北美洲星云中的 O-014 NW 被识别为孤立星团，极可能由大质量恒星的动力学抛射形成，其质量函数呈现截断特征。