[論文レビュー] SpeX Spectroscopy of Unresolved Very Low-Mass Binaries. I. Identification of Seventeen Candidate Binaries Straddling the L Dwarf/T Dwarf Transition

Adam J. Burgasser, Kelle L. Cruz+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 152被引用数 233

ひとこと要約

本研究では、SpeX近赤外分光法を用いて、L矮星からT矮星への遷移領域をカバーする17個の未解明の褐色矮星連星を同定した。フラックスキャリブレートドスペクトルに複合スペクトルテンプレートをフィットさせることで、10個の候補がJバンドで二次的成分が顕著に明るく、急速な凝縮物の消失を示していることが判明した。このサンプルは、既知のL/T連星を2倍以上に増やし、初期T矮星における連星率が53±7%に達していることを示唆しており、L/T遷移領域で連星性が増加している可能性を示している。

ABSTRACT

We report the identification of 17 candidate brown dwarf binaries whose components straddle the L dwarf/T dwarf transition. These sources were culled from a large near-infrared spectral sample of L and T dwarfs observed with the Infrared Telescope Facility SpeX spectrograph. Candidates were selected on the basis of spectral ratios which segregate known (resolved) L dwarf/T dwarf pairs from presumably single sources. Composite templates, constructed by combining 13581 pairs of absolute flux-calibrated spectra, are shown to provide statistically superior fits to the spectra of our seventeen candidates as compared to single templates. Ten of these candidates appear to have secondary components that are significantly brighter than their primaries over the 1.0-1.3 micron band, indicative of rapid condensate depletion at the L dwarf/T dwarf transition. Our results support prior indications of enhanced multiplicity amongst early-type T dwarfs; 53+/-7% of the T0-T4 dwarfs in our spectral sample are found to be either resolved or unresolved (candidate) pairs, although this is consistent with an intrinsic (volume complete) brown dwarf binary fraction of only 15%. If verified, this sample of spectral binaries more than doubles the number of known L dwarf/T dwarf transition pairs, enabling a broader exploration of this poorly-understood phase of brown dwarf atmospheric evolution.

研究の動機と目的

• 近赤外分光法を用いて、L矮星／T矮星遷移領域をまたぐ未解明の褐色矮星連星を同定すること。
• スペクトル比と複合テンプレートフィッティングが、未解明連星と単一対象を区別できるかどうかを検証すること。
• 初期T矮星における連星の広がりと、大気的進化への含意を調査すること。
• 候補連星の成分スペクトル型、明るさ、相対的等級を制約すること。
• 明るさ限界調査における分離バイアスを補正した褐色矮星の真の連星率を評価すること。

提案手法

• 1.0–1.3 µmのフラックスキャリブレートドSpeXスペクトルからスペクトルインデックスを計算し、異常なL/Tスペクトル的特徴を示す源を同定した。
• 13,581組の絶対フラックスキャリブレートドL矮星およびT矮星スペクトルを組み合わせることで、未解明連星をモデル化するための複合スペクトルテンプレートを構築した。
• 最小二乗カイ二乗統計量（χ²）を用いて、最良の複合テンプレートフィットと単一テンプレートフィットを比較し、連星の可能性を評価した。
• MKO JHKおよびHST/NICMOS F110W/F170Mバンドにおける最良の複合モデルから、成分スペクトル型および相対的等級を導出した。
• カイ二乗統計量の改善とスペクトルインデックスの異常を基準に、99%以上の信頼度を満たす源を高確率連星と分類した。
• 観測された候補数と、内在的連星率が15%であると仮定したシミュレーションを比較することで、連星率を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1.0–1.3 µm帯域における異常なスペクトルインデックスとフラックス比を用いて、未解明のL矮星／T矮星連星を同定できるか？
• RQ2 複合スペクトルテンプレートは、候補連星に対して単一テンプレートよりもどれほど優れたフィットを提供するか？
• RQ3 これらの系における二次的成分の相対的明るさはどの程度で、L/T遷移領域における凝縮物の急速な消失を示唆するか？
• RQ4 初期T矮星における観測された連星率は、内在的連星率と比べてどの程度か？ これは連星性の増加を示唆するか？
• RQ5 未解明の分光的連星は、明るさ限界調査における選択バイアスを低減させることで、褐色矮星連星のより包括的な把握を可能にするか？

主な発見

• 17個の未解明のL矮星／T矮星連星候補が同定され、このスペクトル領域における既知のシステム数を2倍以上に増やした。
• すべての17候補に対して、複合テンプレートフィットが単一テンプレートフィットよりも統計的に優れていた（p > 99%）、未解明連星性を確認した。
• 10の候補がJバンドで二次的成分が顕著に明るく（ΔJ > 0.5 mag）、L/T遷移領域における急速な凝縮物の消失を示している。
• T0–T4矮星における観測された連星率は53±7%であり、15%の内在的連星率をはるかに上回っており、強い選択バイアスまたはこのスペクトル範囲での連星形成の増加を示唆している。
• このサンプルにより、LからTへの遷移期における大気的進化、特に「Jバンドの盛り上がり」と雲の消失プロセスの研究が向上した。
• 結果は、初期T矮星における連星性の増加に関する先行の兆候を支持しており、未解明系のスクリーニングにスペクトル的連星同定法の有用性を強調している。