[論文レビュー] Spectrum and proper motion of a brown dwarf companion of the T Tauri star CoD-33 7795

R. Neuhäeuser, E. W. Guenther+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、分光解析（スペクトル型 M8.5–M9）および固有運動の測定を通じて、T フェウリ星 CoD-33°7795 A の物理的ブルーク dwarf 伴星 CoD-33°7795 B を確認した。伴星は強い Hα 線放出と弱い Na I 吸収を示し、若年性を示しており、5σ の有意水準で主星と一致する固有運動を示しており、質量推定値は 15–40 M_Jup である。これは、分光法と固有運動の両方を用いて、原始系列星の周りで確認された最初のブルーク dwarf 伴星である。

ABSTRACT

We present optical and infrared spectra as well as the proper motion of an H=12 mag object 2" off the ~5 mag brighter spectroscopic binary star CoD-33 7795 (=TWA-5), a member of the TW Hya association of T Tauri stars at ~55 pc. It was suggested as companion candidate by Lowrance et al. (1999) and Webb et al. (1999), but neither a spectrum nor the proper motion of the faint object were available before. Our spectra taken with FORS2 and ISAAC at the ESO-VLT reveal that the companion candidate has spectral type M8.5 to M9. It shows strong H-alpha emission and weak Na I absorption, both indicative of a young age. The faint object is clearly detected and resolved in our optical and infrared images, with a FWHM of 0.18" in the FORS2 image. The faint object's proper motion, based on two year epoch difference, is consistent with the proper motion of CoD-33 7795 by 5 Gaussian sigma significance. From three different theoretical pre-main sequence models, we estimate the companion mass to be between ~15 and 40 M_jup, assuming the distance and age of the primary. A slight offset between the VLT and HST images with an epoch difference of two years can be interpreted as orbital motion. The probability for chance alignment of such a late-type object that close to CoD-33 7795 with the correct proper motion is below 7e-9. Hence, the faint object is physically associated with CoD-33 7795, the 4th brown dwarf companion around a normal star confirmed by both spectrum and proper motion, the first around a pre-main sequence star.

研究の動機と目的

• CoD-33°7795 A の近傍に位置するやや明るい伴星候補（CoD-33°7795 B）の物理的関連性を確認すること。
• 光学および赤外分光法を用いて、伴星のスペクトル型および固有の性質（例：重力、年齢）を特定すること。
• 伴星の固有運動を測定し、主星との共運動を評価すること。
• 観測された等級およびスペクトル型を用いて理論的原始系列星モデルを適用し、伴星の質量を推定すること。
• 偶然の配置の確率を評価し、場所の対象物による汚染を除外すること。

提案手法

• VLT クエンテューン望遠鏡に搭載された FORS2 を用いて、CoD-33°7795 B の光学分光を取得（R ≈ 680、6000–9000 Å）。
• VLT の ISAAC を用いて H バンド分光（R ≈ 500）を取得し、スペクトル分類および重力指標を評価。
• 2000 年の VLT 画像と 1999.8 年の HST 画像を用いた二回の測定によるアストロメトリーを用いて、2 年の基準期間での固有運動を測定。
• スペクトルインデックス（Hα、Na I）を標準 M 型矮星と比較し、スペクトル型および若年性の指標を特定。
• 理論的原始系列星モデル（Baraffe et al. 1998, Burrows et al. 1997, Chabrier et al. 2000）を適用し、光度および温度から質量を推定。
• 主星から 1.96" 以内の T フェウリ星および遅発光型矮星の空間密度を用いて、偶然配置の確率を計算。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 やや明るい対象 CoD-33°7795 B は、T フェウリ星 CoD-33°7795 A と物理的に関連しているのか、それとも偶然の配置にすぎないのか？
• RQ2 分光法に基づいて、CoD-33°7795 B のスペクトル型および固有の性質（例：重力、年齢）は何か？
• RQ3 CoD-33°7795 B の固有運動は、主星と一致しており、物理的連星系を示唆するか？
• RQ4 CoD-33°7795 B の質量は何か？また、水素核融合の限界を下回っており、ブルーク dwarf と呼ぶにふさわしいか？
• RQ5 HST と VLT の画像間の位置ずれから、軌道運動を検出できるか？そして、それは系の力学的性質に何を示唆するか？

主な発見

• 伴星 CoD-33°7795 B は、光学および赤外分光法により、スペクトル型 M8.5 から M9 であることが確認された。
• 強い Hα 線放出（等価幅 ~20 Å）および弱い Na I 吸収は、低重力および若年性を示しており、原始系列星の進化と整合的である。
• CoD-33°7795 B の固有運動は、主星 CoD-33°7795 A と 5σ の有意水準で一致しており、共運動が確認された。
• 偶然配置の確率は 7×10⁻⁹ 未満であり、物理的関連性を強く支持する。
• CoD-33°7795 B の質量は 15–40 M_Jup と推定され、モデルに応じて最良推定値は 20–30 M_Jup である。ブルーク dwarf としての資格を確認した。
• HST と VLT の画像間の 2 年の時系列差で 0.054" の西向きのずれが観測され、軌道運動の可能性を示唆しているが、まだ確認されていない。