[論文レビュー] Juvenile Ultracool Dwarfs

Emily L. Rice, Jacqueline K. Faherty+7 more|arXiv (Cornell University)|Jan 21, 2011

Spectroscopy and Laser Applications参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、10–600 Myrの年齢の若年性を持つ超冷却矮星（非常に低質量の星および白色矮星）を、運動学的連関、若年性の指標（例：低表面重力、活動性、リチウム）、およびスペクトル的特徴を用いて同定する。年齢の指標として重力感受性の分子線や近赤外色を評価し、特にLおよびT型矮星においては、若年性運動群への所属が信頼できる年齢校正に不可欠であることを強調する。

ABSTRACT

Juvenile ultracool dwarfs are late spectral type objects (later than ~M6) with ages between 10 Myr and several 100 Myr. Their age-related properties lie intermediate between very low mass objects in nearby star-forming regions (ages 1-5 Myr) and field stars and brown dwarfs that are members of the disk population (ages 1-5 Gyr). Kinematic associations of nearby young stars with ages from ~10-100 Myr provide sources for juvenile ultracool dwarfs. The lowest mass confirmed members of these groups are late-M dwarfs. Several apparently young L dwarfs and a few T dwarfs are known, but they have not been kinematically associated with any groups. Normalizing the field IMF to the high mass population of these groups suggests that more low mass (mainly late-M and possibly L dwarf) members have yet to be found. The lowest mass members of these groups, along with low mass companions to known young stars, provide benchmark objects with which spectroscopic age indicators for juvenile ultracool dwarfs can be calibrated and evaluated. In this proceeding, we summarize currently used methods for identifying juvenile ultracool dwarfs and discuss the appropriateness and reliability of the most commonly used age indicators.

研究の動機と目的

• 10–600 Myrの若年性を持つ超冷却矮星（後期M型、L型、T型）を同定・特徴付け、年齢校正のベンチマークとする。
• 低表面重力、リチウム吸収、HαおよびX線活動、赤い近赤外色といった若年性指標の信頼性を評価する。
• 若年性運動群（例：TW Hydrae、Tucana-Horologium）を低質量天体の年齢の基準とする正確な適用の妥当性を検証する。
• 運動学的および分光的データを用いて、孤立した場所に存在する天体の所属関係と年齢の割り当てに直面する課題を扱う。
• 低質量で若い星形成集団における初期質量関数および進化過程の理解を向上させる。

提案手法

• 10–100 Myrの年齢の若年性を持つ近距離運動群（例：TW Hydrae、β Pictoris、AB Doradus）を運動学的連関として用い、若年性を同定する。
• 多波長の光度測定と分光観測を応用し、若年性の指標を検出する：低表面重力（TiO、VO、CrH線の弱体化）、リチウム吸収、Hα線の増強。
• 観測された近赤外色と明るさを進化モデルと比較し、若年性を示す低光度または赤方シフトを示す天体を同定する。
• 3次元運動学的データ（自己運動、径運動、パララックス）を用いて、グループ所属を確認し、誤検出を低減する。
• 低重力L型矮星におけるCH4吸収の抑制を分析し、大気的性質と年齢制約を推定する。
• 高分解能分光法とパララックスデータを用いて、金属量、チリ、大気混合効果に起因する年齢割り当ての系統的バイアスを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 若年性の超冷却矮星を同定し、若年性近接運動群に結びつけるための最も効率的かつ正確な方法は何か？
• RQ2 後期M型、L型、T型において、信頼できる年齢指標として機能する物理的および分光的特徴は何か？
• RQ3 若年性の超冷却矮星は、若い星形成環境における初期質量関数および質量分布の理解にどのように貢献するか？
• RQ4 L/T型矮星における赤色の色と低光度は、若年性の反映であるか、それとも金属量やチリの影響によるものであるか、その程度は何か？
• RQ5 運動学的データが不完全または曖昧な場合、若年性運動群への所属を信頼性を持って確認するにはどうすればよいか？

主な発見

• 10–600 Myrの年齢範囲に属する若年性の超冷却矮星は、若年性運動群への運動学的連関と、複数の若年性指標による確認によって最も適切に同定される。
• 低表面重力特徴（例：弱体化したTiO、VO、CrHバンド）およびリチウム吸収は、後期M型および初期L型矮星における若年性の強固な指標である。
• L型およびT型矮星における赤い近赤外色と低光度は、しばしば若年性を示唆するが、高金属量やチリによっても同様の特徴が再現されることがあるため、解釈には注意が必要である。
• 惑星質量の連星を持つL型矮星（例：2MASS J1207−39b）は、CH4吸収が欠落しているにもかかわらず低重力であることが示され、低重力による大気混合の増強を示している。
• パララックス測定により、低重力L型矮星は通常の場所に存在する天体と比較してHバンドで約1等級明るさが低いことが確認され、若年性および進化段階の確認が得られた。
• 多くの提案された若年性運動群（例：Chereul 2、Polaris）は、大きな速度分散と一貫しないH-R図の特徴から物理的に不成立であると判明し、3次元運動学的検証の厳密な実施の必要性が強調された。