基于基本面的疏散星团动力学演化

Open clusters are important objects for stellar dynamics studies. They are closely related to the formation and evolution of the Galactic stars. In this project, we are going to investigate the dynamical evolution of open clusters by mainly using the Galactic open cluster catalog, Kharchenko et al. (2013),and SDSSIII/APOGEE radial velocity data of open clusters，plus Dias (2002) and WEBDA catalogs. The open cluster samples in Kharchenko et al. (2013) are by far the largest and most complete in the Galaxy. The parameters of open clusters in Kharchenko et al. (2013) are　uniformly determined via the same pipeline with consistent errors. We will establish the fundamental plane of open clusters based on the velocity dispersion, the effective radius, and the cluster mass. The deviation of the fundamental plane from the virial plane, and the dispersion of the fundamental plane will be used to indicate the dynamical status of open clusters. Open clusters are divided into different groups by mass, age, Galactocentric distance, distance above the Galactic plane, and the distance to the Galactic spiral arms. We will fit the fundamental plane for different groups of open clusters , and quantify its variation. We will study the influence of the internal aspects: cluster mass and age, and external effects: Galactic tidal field and spiral arms, on the dynamical status of open clusters.

疏散星团是研究恒星动力学演化的重要对象，与银河系恒星的形成与演化关系密切。本项目将以Kharchenko et al. (2013) 疏散星团表为主，结合SDSSIII/APOGEE疏散星团的视向速度数据，并辅助使用Dias (2002) 、WEBDA星表，研究疏散星团的动力学演化。Kharchenko et al. (2013)星表是目前银河系内样本最完备、参数最均匀、且误差一致的疏散星团表。本项目将构建基于速度弥散度、有效半径、和星团质量的疏散星团基本面；用基本面相对位力面的偏移量和其弥散度表征疏散星团的动力学状态。通过对疏散星团样本按年龄、质量、银心距、银面距、旋臂距分组，观察及量化疏散星团的基本面在不同分组内的变化，从而研究星团的内部因素（年龄、质量）和外部作用（银河系引力场、旋臂）对疏散星团的动力学状态的影响。

基本面是球状动力学系统的有效半径、中心速度弥散度和总光度三者之间的相关关系。通过寻找基本面与位力面偏离的原因，可以探究球状动力学系统的动力学状态。疏散星团是研究恒星动力学演化的重要对象，与银河系恒星的形成与演化关系密切。本项目以疏散星团为研究对象，寻找它们的基本面，以基本面作为研究疏散星团动力学状态的方法。本项目以银河系最完备的：Kharchenko et al. (2013) 疏散星团表为主，寻找并建立年老疏散星团的基本面，探究年老疏散星团的动力学状态。我们使用斯隆数字化巡天（the Sloan Digital Sky Survey）第14期—阿帕奇点天文台星系演化实验（Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment）的数据，计算Kharchenko et al.银河系疏散星团星表中年龄大于100兆年的疏散星团的一维速度弥散度。同时用Kharchenko et al.星表中星团的最可几成员,计算星团Ks波段的光度、及半光度半径。我们发现这三个参数有两两相关性，并在年龄大于1千兆年的疏散星团中，建立了三个参数的基本面。该基本面在Ks波段绝对星等的弥散为0.31mag。基本面的存在，说明年老疏散星团经过复杂的动力学演化存活超过1千兆年，它们的动力学结构是非常类似的。与球状星团相比，球状星团的基本面接近位力面,即光度正比于速度弥散度的平方，但年老疏散星团的基本面却严重偏离了位力面，光度正比于速度弥散度。该偏离说明年老疏散星团的速度弥散度比位力定理预言值大，星团处于膨胀的状态，与多体数值模拟的结果一致。