[論文レビュー] An extremely wide and very low-mass pair with common proper motion. Is it representative of a nearby halo stream?

R.‐D. Scholz, N. V. Kharchenko+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 3, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、共通の自己運動（約860 mas/yr）を示す非常に広い（5 pcの投影距離）、非常に低質量の星対（M7型矮星 SSSPM J2003−4433 と sdM7型亜矮星 SSSPM J1930−4311）を特定した。この星対の空間速度（U,V,W ≈ −232,−170,+74 km/s）と亜矮星の低金属量は、銀河のハロー流への所属を示唆するが、広がった二重星系ではなく、溶解したハロー流の一部である可能性が強い。ただし、物理的関連性を確認するには、より高精度の径速度およびパララックス測定が必要である。

ABSTRACT

(abridged) We describe the discovery of an extremely wide pair of low-mass stars with a common large proper motion and discuss their possible membership in a Galactic halo stream crossing the Solar neighbourhood. (...) The late-type (M7) dwarf SSSPM J2003$-$4433 and the ultracool subdwarf SSSPM J1930$-$4311 (sdM7) sharing the same very large proper motion of about 860 mas/yr were found in the same sky region with an angular separation of about 6\degr. From the comparison with other high proper motion catalogues we have estimated the probability of a chance alignment of the two new large proper motions to be less than 0.3%. From the individually estimated spectroscopic distances of about $38^{+10}_{-7}$ pc and $72^{+21}_{-16}$ pc, respectively for the M7 dwarf and the sdM7 subdwarf, and in view of the accurate agreement in their large proper motions we assume a common distance of about 50 pc and a projected physical separation of about 5 pc. The mean heliocentric space velocity of the pair $(U,V,W)=(-232, -170, +74)$ km/s, based on the correctness of the preliminary radial velocity measurement for only one of the components and on the assumption of a common distance and velocity vector, is typical of the Galactic halo population. The large separation and the different metallicities of dwarfs and subdwarfs make a common formation scenario as a wide binary (later disrupted) improbable, although there remains some uncertainty in the spectroscopic classification scheme of ultracool dwarfs/subdwarfs so that a dissolved binary origin cannot be fully ruled out yet. It seems more likely that this wide pair is part of an old halo stream. (...)

研究の動機と目的

• 新しく発見された広がった低質量星対の物理的関連性を調査すること。
• 大きな角距離と低質量の性質を考慮した場合、この星対が物理的連係系か偶然の一致かを評価すること。
• 成分の空間速度と金属量の差を特定し、銀河ハロー集団への所属可能性を評価すること。
• この星対が広がった二重星系ではなく、溶解したハロー流の一部である可能性を検討すること。
• 物理的関連性および動的歴史を確認するため、より高精度の径速度および三角測量パララックス測定の必要性を特定すること。

提案手法

• 南天のスカイに広がる高自己運動候補を同定するために、SuperCOSMOSスカイサーベイの複数エポックの位置と光度測定を用いた。
• 低分解能分光測定を用いて低質量および超冷却矮星候補を確認し、スペクトル型と明るさの関係から分光的距離を導出した。
• 2 Micron All Sky Survey および DEep Near-Infrared Survey の自己運動データを統合し、アストロメトリック精度を向上させた。
• 太陽系中心径速度推定値と分光的距離を用い、共通距離を約50 pcと仮定して、銀河空間速度（U, V, W）を計算した。
• 高自己運動カタログとの照合を用いて偶然の一致確率を評価したが、0.3%未満であった。
• スペクトルインデックス（CaH2, CaH3, TiO5）を用いて金属量の差を評価し、分類スキームと照合した。分類の不確実性にもかかわらず、亜矮星はsdM7型と分類される傾向が強い。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M7型矮星とsdM7型亜矮星の観測された共通の自己運動は、物理的関連性を示唆するのか、それとも偶然の一致に過ぎないのか？
• RQ2 投影距離が大きく、質量差があるにもかかわらず、この広がった星対が溶解した広い二重星系である可能性はどの程度か？
• RQ3 導出された空間速度（U, V, W）は、銀河ハロー星の典型的な運動範囲内にあるのか、あるいは厚いディスク集団の範囲内にあるのか？
• RQ4 観測された金属量の差（sdM7型対M7型）は、共通の形成起源を説明できるのか、それともハロー流起源を支持するのか？
• RQ5 現在の分光的距離と径速度推定値は、共通の速度ベクトルをどの程度支持しているのか？確認のためにはどのような改善が必要か？

主な発見

• 2つの星の偶然の一致確率は0.3%未満であり、物理的関連性を強く支持する。
• 分光的距離は、M7型矮星で38⁺¹⁰₋₇ pc、sdM7型亜矮星で72⁺²¹₋₁₆ pcと推定され、速度計算では共通距離を約50 pcと仮定した。
• 星対の平均太陽系中心空間速度は (U,V,W) = (−232,−170,+74) km/s であり、これは銀河ハロー集団に典型的な値である。
• sdM7型亜矮星の金属量が低いという差異は、広い二重星としての共通形成をあまりに不自然にし、ハロー流起源を支持する。
• 5 pcの大きな投影距離と金属量の差異は、溶解した二重星系の可能性を極めて低くしているが、超冷却矮星分類の不確実性は残っている。
• 径速度と距離の不一致を確認し、特に分光的距離に不確実性を伴うM7型矮星が二重星系として解明されていない可能性を解消するには、高分解能分光測定と三角測量パララックス測定が必要である。