[论文解读] Towards a complete stellar mass function of the Hyades. I. Pan-STARRS1 optical observations of the low-mass stellar content

B. Goldman, S. Röser+17 more|Max Planck Institute for Plasma Physics|Jul 30, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 63被引用 23

一句话总结

本研究利用Pan-STARRS1光学测光和PPMXL天体测量数据，将毕宿星团的恒星质量函数延伸至0.1 M⊙，识别出43颗新的低质量成员（0.09–0.43 M⊙），并证实了显著的质量分层现象。通过结合运动学与测光选择，有效降低了场星污染并提升了成员身份的可靠性，从而获得了更完整的低质量恒星群体普查结果，进一步完善了动力学演化模型。

ABSTRACT

The Hyades cluster is an ideal target to study the dynamical evolution of a star cluster over the entire mass range due to its intermediate age and proximity to the Sun. We wanted to extend the Hyades mass function towards lower masses down to 0.1 Msol and to use the full three-dimensional spatial information to characterize the dynamical evolution of the cluster. We performed a kinematic and photometric selection using the PPMXL and Pan-STARRS1 sky surveys, to search for cluster members up to 30 pc from the cluster centre. We determined our detection efficiency and field star contamination rate to derive the cluster luminosity and mass functions down to masses of 0.1 Msol. The thorough astrometric and photometric constraints minimized the contamination. A minimum spanning tree algorithm was used to quantify the mass segregation. We discovered 43 new Hyades member candidates with velocity perpendicular to the Hyades motion up to 2 km/s. They have mass estimates between 0.43 and 0.09 Msol, for a total mass of 10 Msol. This doubles the number of Hyades candidates with masses smaller than 0.15 Msol. We provide an additional list of 11 possible candidates with velocity perpendicular to the Hyades motion up to 4 km/s. The cluster is significantly mass segregated. The extension of the mass function towards lower masses provided an even clearer signature than estimated in the past. We also identified as likely Hyades member an L0 dwarf previously assumed to be a field dwarf. Finally we question the membership of a number of previously published candidates, including a L2.5-type dwarf.

研究动机与目标

• 将毕宿星团的恒星质量函数延伸至更低质量范围，直至0.1 M⊙，以改善对动力学演化和恒星演化模型的约束。
• 通过结合多历元Pan-STARRS1与PPMXL数据的运动学与测光选择，降低场星污染并提高成员身份的纯净度。
• 利用完整且深度扩展的低质量成员样本，表征毕宿星团中的质量分层现象。
• 基于改进的天体测量与测光标准，重新评估先前发表的候选体（包括L型矮星）的成员身份。
• 提供一个具有已知年龄和金属丰度的低质量恒星与棕矮星基准样本，用于检验恒星演化模型。

提出的方法

• 对PPMXL的自行数据应用收敛点法，识别出距离毕宿星团中心30 pc以内的运动学候选体。
• 利用Pan-STARRS1（grizy）和2MASS的多波段测光进行测光选择，依据颜色-星等关系筛选出非星团天体。
• 通过PPMXL自行数据对所有候选体进行交叉验证，确保一致性并减少误报。
• 采用最小生成树算法量化星团低质量成员群体中的空间质量分层程度。
• 计算探测效率与场星污染率，以校正观测到的光度函数与质量函数，确保其完整性和纯净度。
• PS1与SDSS测光使用AB系统，2MASS近红外数据使用Vega系统，确保测光校准的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 毕宿星团在0.1 M⊙以下的恒星质量函数形状如何？与初始质量函数相比有何差异？
• RQ2 毕宿星团中的质量分层现象有多显著？当将普查范围延伸至更低质量时，该现象是否更加明显？
• RQ3 此前报道的低质量与棕矮星候选体（如L0和L2.5型矮星）的真实成员身份如何？
• RQ4 在深度星团巡天中，天体测量与测光选择的结合在多大程度上降低了场星污染？
• RQ5 更新后的质量函数与光度函数如何影响我们对中等年龄疏散星团动力学演化的理解？

主要发现

• 本研究发现了43颗质量介于0.09至0.43 M⊙之间的毕宿星团新成员候选体，使0.15 M⊙以下的已知成员数量翻倍。
• 额外识别出11个横向速度高达4 km s⁻¹的候选体，但由于速度弥散度较高，其置信度较低。
• 星团表现出显著的质量分层现象，且在将质量函数延伸至更低质量时，该效应更加明显。
• 一颗此前被分类为场星的L0型矮星，因自行与测光特性一致，被重新归类为可能的毕宿星团成员。
• 由于运动学与测光特性不一致，若干先前发表的候选体（包括一颗L2.5型矮星）的成员身份受到质疑。
• 经校正后的光度函数与质量函数现已可靠地延伸至0.1 M⊙，为星团低质量恒星成分提供了更完整、更准确的普查结果。