Determination of the Spiral Pattern Speed in the Milky Way from Young Open Star Clusters

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We have estimated the spiral pattern speed in the Galaxy Ωp  from a large sample of young open star clusters (OSCs). For this purpose, we have used 2494 OSCs younger than 50 Myr. Their mean proper motions, line-of-sight velocities, and distances were calculated by Hunt and Reffert (2023) based on data from the Gaia DR3 catalogue. Three methods have been applied to estimate Ωp. They all are based on the linear Lin–Shu spiral density wave theory. We have obtained an estimate of Ωp = 24.26 ± 0.52  km s-1 kpc-1  by the first method, which is most reliable in our view, using the velocity perturbations fR  and fθ  found through a spectral analysis of the radial, VR, and residual rotation, ΔVcirc , velocities. Using the second method, we have found the velocity perturbations fR and fθ  by solving the basic kinematic equations together with the Galactic rotation parameters and obtained an estimate of Ωp = 23.45±0.53  km s-1 kpc-1. We have found Ωp = 28.9 ± 2.8  km s-1  kpc-1  by the third method based on an analysis of the position angles of OSCs at their birth time θbirth.

About the authors

V. V. Bobylev

Pulkovo Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences

Email: vbobylev@gaoran.ru
196140, St. Petersburg, Russia

A. T. Bajkova

Pulkovo Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vbobylev@gaoran.ru
196140, St. Petersburg, Russia

References

  1. Амарал, Лепине (L.H. Amaral and J.R.D. Lépine), MNRAS 286, 885 (1997).
  2. Байкова А.Т., Бобылев В.В., Письма в Астрон. журн. 38, 617 (2012) [A.T. Bajkova, V.V. Bobylev, Astron. Lett. 38, 549 (2012)].
  3. Байкова А.Т., Бобылев В.В., Письма в Астрон. журн., 42, 625 (2016) [A.T. Bajkova, V.V. Bobylev, Astron. Lett. 42, 567 (2016)].
  4. A.T. Bajkova, V.V. Bobylev, Open Astronomy 26, 72 (2017).
  5. Бобылев В.В., Байкова А.Т., Степанищев А.С., Письма в Астрон. журн. 34, 570 (2008) [V.V. Bobylev, et al., Astron. Lett. 34, 515 (2008)].
  6. Бобылев, Байкова (V.V. Bobylev and A.T. Bajkova), MNRAS 437, 1549 (2014).
  7. Бобылев, Байкова (V.V. Bobylev and A.T. Bajkova), MNRAS 447, L50 (2015).
  8. Бобылев В.В., Байкова А.Т., Письма в Астрон. журн. 45, 151 (2019), [V.V. Bobylev, A.T. Bajkova, Astron. Lett. 45, 109 (2019)].
  9. Бобылев В.В., Байкова А.Т., Астрон. журн. 98, 497 (2021) [V.V. Bobylev, A.T. Bajkova, Astron. Rep. 65, 498 (2021)].
  10. Бобылев В.В., Байкова А.Т., Письма в Астрон. журн. 48, 492 (2022) [V.V. Bobylev, A.T. Bajkova, Astron. Lett. 48, 376 (2022)].
  11. Бобылев В.В., Байкова А.Т., Письма в Астрон. журн. 49, 187 (2023), [V.V. Bobylev, A.T. Bajkova, Astron. Lett. 49, 110 (2023)].
  12. Браун и др. (Gaia Collaboration, A.G.A. Brown, A. Vallenari, T. Prusti, J.H.J. de Bruijne, C. Babusiaux, C.A.L. Bailer-Jones, M. Biermann, D.W. Evans, et al.), Astron. Astrophys. 616, 1 (2018).
  13. Браун и др. (Gaia Collaboration, A.G.A. Brown, A. Vallenari, T. Prusti, J.H.J. de Bruijne, C. Babusiaux, M. Biermann, O.L. Creevely, D.W. Evans, et al.), Astron. Astrophys. 649, 1 (2021).
  14. Валенари и др. (Gaia Collaboration, A. Vallenari, A.G.A. Brown, T. Prusti, J.H.J. de Bruijne, F. Arenou, et al.), arXiv: 2208.0021 (2022).
  15. Глушкова и др. (E.V. Glushkova, A.K. Dambis, A.M. Mel’nik, and A.S. Rastorguev), Astron. Astrophys. 329, 514 (1998).
  16. Диас и др. (W.S. Dias, J.R.D. Lépine, and B.S. Alessi), Astron. Astrophys. 376, 44 (2001).
  17. Диас, Лепине (W.S. Dias and J.R.D. Lépine), Astrophys. J. 629, 825 (2005).
  18. Диас и др. (W.S. Dias, M. Assafin, V. Flório, B.S. Alessi, and V. Libero), Astron. Astrophys. 446, 949 (2006).
  19. Диас и др. (W.S. Dias, H. Monteiro, J.R.D. Lépine, and D.A. Barros), MNRAS 486, 5726 (2019).
  20. Диас и др. (W.S. Dias, H. Monteiro, A. Moitinho, J.R.D. Lepine, G. Carraro, E. Paunzen, B. Alessi, and L. Villela), MNRAS 504, 356 (2021).
  21. Заболотских М.В., Расторгуев А.С., Дамбис А.К., Письма в Астрон. журн. 28, 516 (2002) [M.V. Zabolotskikh, et al., Astron. Lett. 28, 454 (2002)].
  22. Йоши, Малхотра (Y.C. Joshi and S. Malhotra), arXiv: 2212.09384 (2022).
  23. Камарго и др. (D. Camargo, C. Bonatto, and E. Bica), MNRAS 450, 4150 (2015).
  24. Кантат-Гудин и др. (T. Cantat-Gaudin, F. Anders, A. Castro-Ginard, C. Jordi, M. Romero-Gomez, C. Soubiran, L. Casamiquela, Y. Tarricq, et al.), Astron. Astrophys. 640, A1 (2020).
  25. Кун и др. (M.A. Kuhn, L.A. Hillenbrand, A. Sills, E.D. Feigelson, and K.V. Getman), Astrophys. J. 870, 32 (2019).
  26. Лепине и др. (J.R.D. Lépine, W.S. Dias, and Yu. Mishurov), MNRAS 386, 2081 (2008).
  27. Линь, Шу (C.C. Lin and F.H. Shu), Astrophys. J. 140, 646 (1964).
  28. Локтин А.В., Попова М.Э., Астрофиз. Бюлл. 74, 289 (2019) [A.V. Loktin, M.E. Popova, Astrophys. Bull. 74, 270 (2019)].
  29. Миямото, Нагаи (M. Miyamoto and R. Nagai), Publ. Astron. Soc. Japan 27, 533 (1975).
  30. Монтейро и др. (H. Monteiro, D.A. Barros, W.S. Dias, and J.R.D. Lépine), Front. Astron. Space. Sci. 8, 62 (2021).
  31. Наварро и др. (J.F. Navarro, C.S. Frenk, and S.D.M. White), Astrophys. J. 490, 493 (1997).
  32. Наоц, Шавив (S. Naoz and N.J. Shaviv), New Astron. 12, 410 (2007).
  33. Пискунов и др. (A.E. Piskunov, N.V. Kharchenko, S. Röser, E. Schilbach, and R.-D. Scholz), Astron. Astrophys. 445, 545 (2006).
  34. Пламмер (H.C. Plummer), MNRAS 71, 460 (1911).
  35. Попова М.Э., Локтин А.В., Письма в Астрон. журн. 31, 743 (2005) [M.E. Popova, A.V. Loktin, Astron. Lett. 31, 663 (2005)].
  36. Попова М.Э., Астрофиз. Бюлл. 78, 139 (2023) [M.E. Popova, Astrophys. Bull. 78, 134 (2023)].
  37. Прусти и др. (Gaia Collaboration, T. Prusti, J.H.J. de Bruijne, A.G.A. Brown, A. Vallenari, C. Babusiaux, C.A.L. Bailer-Jones, U. Bastian, M. Biermann, et al.), Astron. Astrophys. 595, A1 (2016).
  38. Расторгуев А.С., Заболотских М.В., Дамбис А.К., Уткин Н.Д., Бобылев В.В., Байкова А.Т., Астрофиз. Бюлл. 72, 134 (2017) [A.S. Rastorguev, et al., Astrophys. Bull. 72, 122 (2017)].
  39. Рольфс К., Лекции по теории волн плотности (М.: Мир, 1980) [K. Rohlfs, Lectures on density wave theory, Springer-Verlag, Berlin, 1977; Mir, Moscow, 1980].
  40. Таррик и др. (Y. Tarricq, C. Soubiran, L. Casamiquela, T. Cantat-Gaudin, L. Chemin, F. Anders, T. Antoja, M. Romero-Gomez, et al.), Astron. Astrophys. 647, A19 (2021).
  41. Фернандес и др. (D. Fernández, F. Figueras, and J. Torra), Astron. Astrophys. 480, 735 (2008).
  42. Хант, Рефферт (E.L. Hunt and S. Reffert), Astron. Astrophys. 673, A114 (2023).
  43. Хао и др. (C.J. Hao, Y. Xu, L.G. Hou, S.B. Bian, J.J. Li, Z.Y. Wu, Z.H. He, Y.J. Li, and D.J. Liu), Astron. Astrophys. 652, A102 (2021).
  44. Хао и др. (C.J. Hao, Y. Xu, Z.Y. Wu, Z.H. Lin, D.J. Liu, and Y.J. Li), Astron. Astrophys. 660, A4 (2022).
  45. Эйлерс и др. (A.-C. Eilers, D.W. Hogg, H.-W. Rix, and M.K. Ness), Astrophys. J. 871, 120 (2019).
  46. Юань (C. Yuan), Astrophys. J. 158, 889 (1969).
  47. Юнкейра и др. (T.C. Junqueira, C. Chiappini, J.R.D. Lépine, I. Minchev, and B.X. Santiago), MNRAS 449, 2336 (2015).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.