[論文レビュー] Optical Spectroscopy of DENIS Mini-survey Brown Dwarf Candidates

C. G. Tinney, X. Delfosse+2 more|arXiv (Cornell University)|May 25, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、DENISミニサーベイから得られた8個のクールな褐色矮星候補の光学分光法（6500–9200≊ring;）を提示し、赤外線から導かれたスペクトル型の信頼性を確認するとともに、提案されたL型クラスへのスペクトル系列の延長を実現した。主な発見は、チリュウドップの吸収係数を含まないが分子凝縮と重力的沈降を含むモデルが観測スペクトルをよりよく再現することであり、L矮星の大気においてチリュウドップの沈降が極めて重要であることを示している。K IおよびCrH/FeHの特徴は、有効温度の診断に有効である。

ABSTRACT

We present optical (6500-9200A) spectroscopy of eight cool dwarfs detected in a 231 square degree ``Mini-survey'' of the Deep NEar Infrared Survey (DENIS) data. We are able to confirm that the spectral types derived from the Mini-survey infrared spectroscopy are meaningful. We provide a spectral sequence which extends beyond the M-dwarf range and into the proposed ``L'' class of dwarfs. The dominant spectral features in the optical for these L-type dwarfs are resonance lines of Cs I and molecular band heads of CrH and FeH. The other dominant feature in these L-type spectra is a broad 600A absorption dip centered on 7700A, which we identify with extremely strong (equivalent width $\sim$ several hundred A) absorption associated with the 7664,7698A resonance doublet of K I. We find that model atmospheres which include the effects of molecular condensation without dust opacity (to simulate rapid gravitational settling of dust grains) produce significantly better agreement with observed optical spectra for L-type dwarfs, than models including dust opacity. This suggests gravitational settling of dust grains plays an important role in L-dwarf photospheres. The extreme strength of the K I resonance doublet, and disappearance of TiO and VO, and the consequent dominance of CrH and FeH in L-dwarf spectra offer considerable prospects as sensitive effective temperature diagnostics, even at low spectral resolution.

研究の動機と目的

• 赤外線データから導かれたクールな矮星のスペクトル型を光学分光法を用いて検証すること。
• M矮星の範囲を超えたL型褐色矮星の光学的スペクトル的特徴を特徴づけること。
• L矮星の大気スペクトルを形作る過程におけるチリュウドップの吸収係数と重力的沈降の役割を評価すること。
• 低分解能スペクトルにおける有効温度のための強力な光学的診断法を特定すること。

提案手法

• DENISミニサーベイの8個のクールな矮星に対して光学分光法（6500–9200≊ring;）を取得した。
• チリュウドップの吸収係数を含むか否かのモデル大気と観測スペクトルを比較した。
• モデル大気において分子凝縮と重力的沈降の効果を組み込んだ。
• Cs I、CrH、FeH、およびK I共鳴二重線といった重要なスペクトル特徴を同定した。
• 等価幅測定とスペクトル形態の評価を用いてモデルの適合度を評価した。
• 低分解能光学データを用いて、強力な吸収特徴の診断可能性をテストした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DENISミニサーベイの褐色矮星候補の赤外線から導かれたスペクトル型は、光学分光法による検証でも成立するか？
• RQ2 M矮星を超えるL型褐色矮星における支配的光学スペクトル的特徴は何か？
• RQ3 チリュウドップの吸収係数を含むか否かのモデル大気は、観測されたL矮星スペクトルとどのように比較されるか？
• RQ4 チリュウドップ粒子の重力的沈降は、L矮星の観測光学スペクトルにどの程度影響を及えるか？
• RQ5 K I、CrH、FeHといった強力な光学特徴は、低分解能において有効温度の診断に用いられるか？

主な発見

• 赤外線データから導かれたスペクトル型は、光学分光法によって意味のあるものであると確認された。
• 光学データを用いた結果、提案されたL型クラスへのスペクトル系列が確立された。
• 7700≊ring;の吸収ダプは、等価幅が数100 ≊ring;に達する極めて強いK I共鳴二重線であると特定された。
• チリュウドップの吸収係数を含まないが重力的沈降を含むモデル大気は、観測スペクトルと著しく良好な一致を示した。
• TiOおよびVO特徴の消失に加え、CrHおよびFeHバンドヘッドの強さは、L矮星の大気化学への移行を示している。
• K I二重線の極めて強い強度とCrH/FeH特徴の優位性は、L矮星における有効温度の低分解能診断に強く有用である。