[論文レビュー] Long-term, Multiwavelength Light Curves of Ultra-Cool Dwarfs: II. The evolving Light Curves of the T2.5 SIMP 0136 & the Uncorrelated Light Curves of the M9 TVLM 513

Bryce Croll, Philip S. Muirhead+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 12, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、T2.5型褐色矮星SIMP 0136の近赤外光度測定を17晩にわたり実施し、その光曲線の振幅に、回転周期スケールでの急速な変化—数日で6%以上から1%未満へ—が観測された。これは、単一回転観測に基づくスペクトル解釈が一時的なスナップショットに過ぎない可能性を示唆する。一方、M9型矮星TVLM 513では、同時刻のJバンドおよびIバンド光度測定により、変動が黒点ではなく雲またはオーロラによるものであることが確認された。

ABSTRACT

We present 17 nights of ground-based, near-infrared photometry of the variable L/T transition brown dwarf SIMP J013656.5+093347 and an additional 3 nights of ground-based photometry of the radio-active late M-dwarf TVLM 513-46546. Our TVLM 513-46546 photometry includes 2 nights of simultaneous, multiwavelength, ground-based photometry, in which we detect obvious J-band variability, but do not detect I-band variability of similar amplitude, confirming that the variability of TVLM 513-46546 most likely arises from clouds or aurorae, rather than starspots. Our photometry of SIMP J013656.5+093347 includes 15 nights of J-band photometry that allow us to observe how the variable light curve of this L/T transition brown dwarf evolves from rotation period to rotation period, night-to-night and week-to-week. We estimate the rotation period of SIMP J013656.5+093347 as 2.406 +/- 0.008 hours, and do not find evidence for obvious differential rotation. The peak-to-peak amplitude displayed by SIMP J013656.5+093347 in our light curves evolves from greater than 6% to less than 1% in a matter of days, and the typical timescale for significant evolution of the SIMP J013656.5+093347 light curve appears to be approximately <1 to 10 rotation periods. This suggests that those performing spectrophotometric observations of brown dwarfs should be cautious in their interpretations comparing the spectra between a variable brown dwarf's maximum flux and minimum flux from observations lasting only approximately a rotation period, as these comparisons may depict the spectral characteristics of a single, ephemeral snapshot, rather than the full range of characteristics.

研究の動機と目的

• 超冷却矮星、特にL/T遷移領域における光度変動の長期的進化を調査すること。
• 短時間スペクトル光度測定が、変動する褐色矮星におけるスペクトル的特徴の全範囲を捉えられるかどうかを特定すること。
• 多波長光度測定を用いて、晩期矮星における変動の原因が黒点、雲、またはオーロラのいずれであるかを区別すること。
• L/T遷移褐色矮星における光曲線の進化 timescale を、信頼性の高いデータで初めて測定すること。
• 変動する褐色矮星において、最大光度状態と最小光度状態のスペクトル比較の信頼性を評価すること。

提案手法

• T2.5型褐色矮星SIMP J013656.5+093347に対して、17晩にわたる地上ベースの近赤外光度測定を実施し、そのうち15晩をJバンドで測定した。
• M9型矮星TVLM 513-46546に対して2晩にわたり、同時刻のJバンドおよびIバンド光度測定を実施し、バンド間の変動振幅を比較した。
• フーリエ解析および位相折りたたみ光曲線を用いて、SIMP 0136の回転周期を高い精度（2.406 ± 0.008時間）で決定した。
• ピーク-ピーク振幅の夜間および週次的変化を追跡し、光曲線の進化 timescale を定量化した。
• TVLM 513のJバンドおよびIバンドの変動振幅を比較することで、黒点駆動型変動を除外した。
• 夜間を通じた光度周期の整合性を評価することで、非一様回転の制約を加えた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 L/T遷移褐色矮星SIMP 0136の光曲線に顕著な進化が現れる timescale は何か？
• RQ2 多波長光度測定により、M9型矮星TVLM 513の変動は黒点、雲、またはオーロラのいずれに起因するか？
• RQ3 変動する褐色矮星の単一回転観測が、スペクトル的特徴の全範囲をどの程度反映しているか？
• RQ4 夜間を通じた周期の安定性に基づいて、SIMP 0136に非一様回転の証拠があるか？
• RQ5 SIMP 0136の変動振幅は、数日間にわたり1回転周期ごとにどのように変化するか？

主な発見

• SIMP J013656.5+093347の回転周期は、2.406 ± 0.008時間であり、夜間を通じて顕著な変化は認められなかった。
• SIMP 0136のJバンド光曲線のピーク-ピーク振幅は、数日で6%以上から1%未満へと変化した。
• SIMP 0136における顕著な光曲線進化の timescale は、1回転周期程度の短さから約1日までの長さまで存在する。
• TVLM 513-46546では、明確なJバンド変動がある一方で、Iバンドに顕著な変動は検出されず、黒点が主因である可能性が排除された。
• 多波長光度測定の整合性に基づき、TVLM 513の変動は、黒点ではなく雲またはオーロラによって駆動されていると考えられる。
• 本研究では、変動する褐色矮星における最大光度状態と最小光度状態のスペクトル光度測定比較が、全スペクトル範囲を反映しているのではなく、一時的なスナップショットに過ぎない可能性を示した。