[論文レビュー] Discovery of 34 low-mass comoving systems using NOIRLab Source Catalog DR2

Frank Kiwy, Jacqueline K. Faherty+15 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2022

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 75被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、NOIRLab Source Catalog DR2 の高精度な自己運動測定を用いて、超冷却矮星（M、L、T型スペクトル型）とK/M矮星または白色矮星を組み合わせた34個の新しい低質量連星系が発見された。NSC DR2 の高精度な天体測定と照合することで、投影物理的分離距離が169〜8,487 AU、全自己運動が最小97 mas yr⁻¹に達するシステムが特定され、冷却した亜恒星対象の形成および進化を研究するためのベンチマークシステムのサンプルが顕著に拡大された。

ABSTRACT

We present the discovery of 34 comoving systems containing an ultra-cool dwarf found by means of the NOIRLab Source Catalog (NSC) DR2. NSC's angular resolution of $\sim$1" allows for the detection of small separation binaries with significant proper motions. We used the catalog's accurate proper motion measurements to identify the companions by cross-matching a previously compiled list of brown dwarf candidates with NSC DR2. The comoving pairs consist of either a very low-mass star and an ultra-cool companion, or a white dwarf and an ultra-cool companion. The estimated spectral types of the primaries are in the K and M dwarf regimes, those of the secondaries in the M, L and T dwarf regimes. We calculated angular separations between $\sim$2 and $\sim$56", parallactic distances between $\sim$43 and $\sim$261 pc and projected physical separations between $\sim$169 and $\sim$8487 AU. The lowest measured total proper motion is 97 mas yr$^{-1}$, the highest 314 mas yr$^{-1}$. Tangential velocities range from $\sim$23 to $\sim$187 km s$^{-1}$. We also determined comoving probabilities, estimated mass ratios and calculated binding energies for each system. We found no indication of possible binarity for any component of the 34 systems in the published literature. The discovered systems can contribute to the further study of the formation and evolution of low-mass systems as well as to the characterization of cool substellar objects.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍における超冷却矮星（M、L、T型）を含む新しい連星系の同定を目的とする。
• NOIRLab Source Catalog DR2 が提供する深紫外光学カバレッジと高精度天体測定を活用することで、明るさが低く、自己運動が小さい二重星系の検出における制限を克服することを目的とする。
• 特に年齢や金属量が不明な冷却した亜恒星対象を特徴付けるために、ベンチマークシステムのサンプルを拡大することを目的とする。
• 自己運動の一貫性と光度色のカットを用いて、白色矮星や非常に低質量星のこれまで見過ごされた伴星を同定することを目的とする。
• 主星の金属量、年齢、二重性を特定するための将来の分光的追従観測用リソースを提供することを目的とする。

提案手法

• NSC DR2 の光度測定における色カット（1.4 < (i–z)NSC < 3.5 および 0.4 < (z–Y)NSC < 1.5）を用いて、超冷却矮星候補を探索した。
• 検出可能な運動を確保し、画像の点滅法による視認的確認を可能にするために、自己運動が100 mas yr⁻¹ 以上の対象を選定した。
• 角度的接近と一貫した自己運動ベクトルを用いて、候補とNSC DR2 の天体を照合した。
• 偽陽性を低減するために、ポイント状の天体を優先するため、高精度な星/銀河分類器（>0.7）を適用した。
• パララックス距離と光度距離を用いて、連星確率、質量比、結合エネルギー、距離推定値を計算した。
• Gaia DR2/EDR3 および他のカタログを用いて、天体の相互照合と、偶然の一致による汚染の評価を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NOIRLab Source Catalog DR2 は、高精度な自己運動測定を用いて、超冷却矮星と組み合わせた低質量で広い分離距離の二重星系を検出可能か？
• RQ2 超冷却矮星を含む新規に発見された連星系における物理的分離距離、自己運動、並進速度の分布はどのように分布しているか？
• RQ3 主星と副星の間の連星確率と距離の不一致は、物理的連星か偶然の一致かを特定するのにとってどのように役立つか？
• RQ4 高並進速度を持つシステムは、厚いディスクまたはハロー領域の所属を示唆するものであり、金属量や年齢推定にどのような影響を及えるか？
• RQ5 高い Gaia RUWE 値を示すシステムは、主星に解明されていない二重性を示唆するものであり、その解釈にどのような影響を及えるか？

主な発見

• 本研究では34個の新しい連星系が発見され、そのうち31個が超冷却矮星（M、L、T型スペクトル型）を副星とし、主星がK/M矮星領域に位置するものであった。
• 角度的分離は2″から56″の範囲にあり、投影物理的分離距離は169 AUから8,487 AUに達し、広い二重星系であることが示された。
• 全自己運動は97 mas yr⁻¹ から314 mas yr⁻¹ の範囲にあり、並進速度は23 km s⁻¹ から187 km s⁻¹ に達し、高並進速度を持つシステムも含まれ、厚いディスクまたはハロー領域の所属を示唆する可能性がある。
• 連星確率は4.5%から99.9%の範囲にあり、システム #9、#13、#15 は低い確率と大きな距離不一致を示しており、おそらく偶然の一致であると判明した。
• 34個のシステムのうち、いずれのシステムに対しても文献上での二重性の報告はなかったため、それらの新規性が確認され、冷却した亜恒星対象のベンチマークシステムの既知のサンプルが顕著に拡大された。
• 高い Gaia RUWE 値（例：#13 で14）を示すシステムは、主星に解明されていない二重性を示唆しており、分光的追従観測による多重性の解明が望ましい。