[論文レビュー] The young, tight and low mass binary TWA22AB: a new calibrator for evolutionary models ? Orbit, spectral types and temperatures determination

M. Bonnefoy, G. Chauvin+8 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 48被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、ESOのVLTでNACOおよびSINFONIを用いて、若い、密な、低質量連星TWA22ABの初の解像度分解像および分光測定が行われた。全動的質量は220 ± 21 M_Jup、スペクトル型はM6 ± 1、効果的温度は約2900 Kであった。これは、亜星界に近い領域における進化モデルの検証に不可欠なベンチマークを提供し、若年性の低質量星におけるモデル予測質量の過小評価の可能性を示している。

ABSTRACT

Tight binaries discovered in young, nearby associations, with known distances, are ideal targets to provide dynamical mass measurements to test the physics of evolutionary models at young ages and very low masses. We report for the first time the binarity of TWA22, possible new dynamical calibrator for evolutionary models at young ages. Based on an accurate trigonometric distance (17.53 +- 0.21 pc) determination, we infer a total dynamical mass of 220 +- 21 MJup for the system. From the resolved near-infrared integral-field spectroscopy, we find an effective temperature Teff=2900+200-200 K for TWA22 A and Teff=2900+200-100 K for TWA22 B and surface gravities between 4.0 and 5.5 dex. From our photometry and a M6 +- 1 spectral type for both components, we find luminosities of log(L/Lsun)=-2.11 +- 0.13 dex and log(L/Lsun)=-2.30 +- 0.16 dex for TWA22 A and B respectively. By comparing these parameters with evolutionary models, we question the age and the multiplicity of this system. We also discuss a possible underestimation of the mass predicted by evolutionary models for young stars close to the substellar boundary.

研究の動機と目的

• 軌道監視と正確な距離測定を用いて、TWA22ABの動的質量を決定すること。
• 近赤外光度測定および分光測定を用いて、両成分の物理的性質（明るさ、T_eff、log g）を特徴付けること。
• 若年性の低質量および亜星界対象における進化モデルの正確性を検証すること。
• 運動学的および分光的診断を用いて、システムの所属関係（TWA対BPMG）の曖昧さを解消すること。
• モデル予測と測定された質量の不一致が、解像度の低い内側連星の存在か、モデルの不正確さに起因するかを調査すること。

提案手法

• 4年間にわたり軌道運動をモニタリングできる高解像度アダプティブオプティクス画像をNACOで取得し、連星成分を解像した。
• SINFONIを用いて中分解能のJHK分光測定（R ≈ 1500–2000）を実施し、スペクトル型、T_eff、log gを決定した。
• 正確な距離を求めるために三角視差測定を実施し、17.53 ± 0.21 pcの距離を得た。
• 観測スペクトルを実験的および合成スペクトルライブラリと比較して、スペクトル型、T_eff、表面重力の推定を行った。
• Teixeiraら（2009年）の径速度および固有運動データを用いて、TWAまたはBPMGへの運動学的所属を評価した。
• 測定された明るさ、T_eff、動的質量と比較して、モデル予測の正確性を検証するため、モデル予測を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TWA22AB連星系の動的質量は何か？ また、進化モデルの予測と比べてどうなるか？
• RQ2 TWA22AおよびTWA22Bの個々のスペクトル型、効果的温度、表面重力は何か？
• RQ3 運動学的および分光的診断に基づいて、TWA22ABはTWハイドラ族か、より若いBPMGに属するか？
• RQ4 モデル予測と測定された質量の不一致は、解像度の低い内側連星の存在か、モデルの不正確さに起因する可能性があるか？
• RQ5 このシステムが亜星界境界付近に位置していることにより、低質量対象の現在の進化モデルに挑戦をもたらすか？

主な発見

• TWA22ABの全動的質量は、17.53 ± 0.21 pcの正確な三角視差に基づき、220 ± 21 M_Jupであった。
• 両成分の効果的温度は約2900 Kであり、TWA22Aは2900⁺²⁰⁰₋²⁰⁰ K、TWA22Bは2900⁺²⁰⁰₋¹⁰⁰ Kであった。
• 両成分の表面重力は4.0〜5.5 dexの間で制約され、若年性に一致する低表面重力であることが示された。
• 連続スペクトルフィッティング、スペクトルインデックス、吸収ラインの等価幅を用いて、スペクトル型M6 ± 1が導出された。
• 明るさはTWA22Aでlog(L/L⊙) = -2.11 ± 0.13、TWA22Bで-2.30 ± 0.16であり、亜星界境界付近に位置している。
• 運動学的および分光的性質から、30 MyrのBPMGへの所属可能性がTWAより高いが、所属関係は依然として不確かである。