[論文レビュー] Extremely faint high proper motion objects from SDSS stripe 82 - Optical classification spectroscopy of about 40 new objects

R. D. Scholz, J. Storm+2 more|ArXiv.org|Dec 8, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 116被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、深さのあるSDSSストライプ82データとVLT/FORS1分光計測を用いて、38個の極めて明るさが低く、自己運動が大きい天体——主に超冷却矮星と白色矮星——を特定した。13個の新しいL型矮星、8個の遅刻M型矮星、4個の新しい冷却白色矮星を発見し、運動学的証拠から通常の金属量を持つホールド星の集団が存在することを示唆しており、ホールド白色矮星の空間密度を1.5–3.0 × 10⁻⁵ pc⁻³と推定した。

ABSTRACT

(abridged) Deep multi-epoch Sloan Digital Sky Survey data in a 275 square degrees area along the celestial equator (SDSS stripe 82 = S82) allowed us to search for extremely faint ($i>21$) objects with proper motions larger than 0.14 arcsec/yr. We classify 38 newly detected objects with low-resolution optical spectroscopy using FORS1 @ ESO VLT. All 22 previously known L dwarfs in S82 have been detected in our high proper motion survey. However, 11 of the known L dwarfs have smaller proper motions (0.01$$sdM7) subdwarfs. Some M subdwarf candidates have been classified based on spectral indices with large uncertainties. We failed to detect new nearby ($d<50$ pc) L dwarfs, probably because the S82 area was already well-investigated before. With our survey we have demonstrated a higher efficiency in finding Galactic halo CWDs than previous searches. The space density of halo CWDs is according to our results about 1.5-3.0 $ imes$ 10$^{-5}$ pc$^{-3}$.

研究の動機と目的

• 太陽系近傍に極めて明るさが低く、自己運動が大きい天体、特に冷却白色矮星、準矮星、および非常に低質量星／褐色矮星を発見すること。
• 写真乾板の限界を超えて、深さのある複数エポックのSDSSデータを活用して、自己運動調査の範囲を拡大すること。
• VLTにおける低分解能可視光分光計測を用いて、新たに発見された明るさが低い天体の分類と特徴を明らかにすること。
• スペクトル型－絶対等級関係を用いて、これらの天体の距離と横方向速度を推定すること。
• 超冷却矮星の運動学的性質と金属量を調査し、それらが銀河のホールドまたは厚いディスクに由来するかを評価すること。

提案手法

• i > 21 かつ自己運動 > 0.14 arcsec/yr の対象を識別するために、深さのある複数エポックのSDSSストライプ82データ（275 deg²）を用いた。
• 主系列星、準矮星、および超冷却白色矮星のシーケンスを区別するため、縮小自己運動図（H_z/(i−z)）を構築した。
• 新たに検出された自己運動が大きい候補38個に対して、VLT/FORS1を用いた低分解能可視光分光計測を実施した。
• 既知のスペクトル型－絶対等級関係を用いて、距離と横方向速度を推定した。
• 新しい天体の分類のために、既知のL型矮星、（超）冷却準矮星、白色矮星のスペクトルと観測スペクトルを比較した。
• スペクトルインデックスと高SN比の追跡観測を可能な限り用いて、金属量と径方向速度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 冷却白色矮星の銀河ホールドにおける空間密度は何か？ これは以前の推定値と比較してどうか？
• RQ2 超冷却ホールド天体（L型・M型矮星）は通常の金属量を示すのか、それとも典型的なホールド星と同様に金属不足であるのか？
• RQ3 SDSSのような深さのある光学調査において、写真乾板調査の範囲外にあった未発見の近接低光度天体を自己運動調査が検出可能か？
• RQ4 一部の高速な遅刻M型およびL型矮星が金属不足でないのはなぜか？ これはそれらの起源と運動学的歴史に何を示唆するか？
• RQ5 現在の調査で未発見の、明るさが低い準矮星または超冷却準矮星が太陽系近傍に存在するのか？

主な発見

• 13個の新しいL型矮星が分光的に確認されたが、新しい超冷却（sdM7以降）準矮星は検出されなかった。
• 8個の新しいM7.5–M9.5型矮星が特定され、4個の新しい冷却白色矮星が発見された。それぞれ、以前に知られていたSDSS白色矮星よりも1–2等級明るさが低い。
• 新規に発見されたL型、遅刻M型、冷却白色矮星のすべてが、厚いディスクおよびホールドの運動学的性質を示しており、高い横方向速度を示している。
• ホールド冷却白色矮星の空間密度は1.5–3.0 × 10⁻⁵ pc⁻³と推定され、以前の推定値と整合的であり、ダークホールドのバリオン質量にほとんど寄与しないことを示唆している。
• 自己運動の不確実性がある38個の天体のうち9個は、不審に高い横方向速度（700–2500 km/s）を示しており、自己運動の過大評価の可能性があり、さらなるエポック測定が要請される。
• 分光的解析により、一部の中間M型矮星候補が実際には準矮星である可能性があるが、大きな不確実性を伴い、広範な調査にもかかわらず新しい超冷却準矮星は発見されなかった。