[論文レビュー] sdA in SDSS DR12 are Overwhelmingly Not Extremely Low-Mass (ELM) White Dwarfs

J. J. Hermes, Boris Gaensicke+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 23, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、SDSS DR12に掲載された2,675個の冷却した低質量A型白色矮星（sdA）が、もともと極めて低質量（ELM）白色矮星であると疑われていたが、径速度変動、光度色、自己運動の分析により、99％以上がELM白色矮星でないことが判明した。これは、ELM形成に必要な短周期連星系の特徴を示さないためであり、A/F型星やその他の分類誤りの可能性がある進化した天体である可能性が高い。

ABSTRACT

In a search for new white dwarfs in DR12 of the Sloan Digital Sky Survey, Kepler et al. (2016) found atmospheric parameters for thousands of objects with effective temperatures below 20,000 K and surface gravities between 5.5 < log(g) < 6.5. They classified these objects as cool subdwarfs -- sdA -- and speculated that many may be extremely low-mass (ELM) white dwarfs (helium-core white dwarfs with masses below 0.3 Msun). We present evidence -- using radial velocities, photometric colors, and reduced proper motions -- that the vast majority (>99%) of these objects are unlikely to be ELM white dwarfs. Their true identity remains an interesting question.

研究の動機と目的

• SDSS DR12に掲載されたsdA星が、質量0.3 M☉未満の極めて低質量（ELM）白色矮星であるという仮説を検証すること。
• sdA星の集団に、ELM白色矮星形成に必要な密な連星系に特徴的な短時間スケールの径速度（RV）変動が存在するかを調査すること。
• sdA星の光度色と既知のELM白色矮星との比較を通じて、物理的類似性を評価すること。
• スペクトルの混入や信噪比の低さによって、低表面重力白色矮星と誤って分類されたパラメータを持つsdA星の真の性質を明確にすること。

提案手法

• 短周期の軌道運動を検出するために、SDSSサブスプライト（1回の観測あたり3つの15分露光）を用いて径速度変動を測定した。
• 顕著なRV変動を示すコンact連星系を特定するため、>3σの統計的閾値を適用した。
• sdA星と既知のELM白色矮星の色分布を比較するために、色-色図（u-g, g-r, r-i, i-z）を用いた。
• 既知のELM白色矮星と比較するため、減少した自己運動を計算し、空間運動および半径の推定に用いた。
• 既知のELM白色矮星（n=30）で軌道パラメータが解明されたものをベンチマークとして用いた。
• 1晩のうちに顕著なRV変動を示す対象を優先した。これは、1時間未塔の周期を持つ超密な連星系に特徴的である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSS DR12に掲載されたsdA星は、ELM白色矮星に期待されるように、短周期の径速度変動を示すか。これは、近接した連星同伴の存在を示唆する。
• RQ2 sdA星の光度色は、確認済みのELM白色矮星と色-色空間でどのように比較されるか。
• RQ3 sdA星の減少した自己運動は、白色矮星に期待されるコンact半径か、主系列星に特徴的な大きな半径を示すか。
• RQ4 sdA星の集団が、スペクトルの混入によって表面重力が不自然に上昇したA/F型星である可能性はどの程度高いか。
• RQ5 sdA星は、合体したELM白色矮星連星の残骸である可能性があるか。これは、その運動学的および光度的性質と整合的か。

主な発見

• 有効なサブスプライトを有する2,518個のsdA星のうち、わずか31個（1.2％）が>3σの径速度変動を示した。一方、既知のELM白色矮星では50％（30中15個）が同様の変動を示した。
• 変動を示した31個のsdA星のうち、3つしか1晩のうちに顕著なRV変動を示さなかった。また、ELM連星に特徴的な高い速度振幅（>200 km s⁻¹）を示すものも一切なかった。
• 1時間未塔のスケールでRV変動を示すsdA星は1つも存在せず、これは最短周期のELM連星（例：J0651+2844、12.75分周期）に特徴的である。
• sdA星は色-色図（u-g, g-r, r-i, i-z）において顕著な散乱を示したが、既知のELM白色矮星が示すきついシーケンスとは対照的であった。
• sdA星の大部分は低減自己運動を示しており、これはELM白色矮星またはその合体残骸に期待されるコンパクトな半径とは整合しない。
• 本研究では、sdA星の99％以上がELM白色矮星ではないと結論づけられ、その真の性質は未解決のまま残っている。A/F型星のスペクトル分類誤りや低金属量のハロー星の可能性が考えられる。