[논문 리뷰] A WISE Observation of a coolest brown dwarf, CFBDSIR 1458+1013

E. L. Wright, Amy Mainzer외 2명|arXiv (Cornell University)|2011. 04. 13.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 WISE 4.6 μm 광도 측정을 사용하여 현재 알려진 가장 차가운 볼드 왜성인 CFBDSIR 1458+1013B와 WD 0806-661B를 비교하여, 1458+1013B가 WD 0806-661B보다 현저히 따뜻하고 더 밝다는 것을 발견하였다. 색-등급 관계와 복사율 비율을 모델링한 결과, 1458+1013B의 절대 등급은 M_W2 = 14.85이며 효과적 온도는 370 ± 40 K로 추정되었고, 반면 WD 0806-661B는 더 차가워(≈300 K)이고 어두워, J-대역 등급이 22.6로 예측되어 지상 기반 관측의 후속 스펙트로스코피가 매우 곤란하다고 결론을 내렸다.

ABSTRACT

The Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) has detected the close binary brown dwarf system CFBDSIR 1458+1013AB as WISEP J145829.35+101341.8 with a combined magnitude at 4.6 microns of W2 = 15.488+/-0.147. This allows a comparison with another "coolest" brown dwarf candidate WD 0806-661B that has been observed at 4.5 microns with [4.5] = 16.75+/-0.05. Here we use the WISE data to show that 1458+1013B is almost certainly warmer and more luminous than WD 0806-661B.

연구 동기 및 목표

• WISE 자료를 활용하여 현재 알려진 가장 차가운 볼드 왜성 두 개인 CFBDSIR 1458+1013B와 WD 0806-661B의 적외선 밝기와 온도를 비교한다.
• 그들의 4.6 μm 등급과 색인수를 분석하여, 둘 중 어느 것이 더 따뜻하고 더 밝은지 규명한다.
• T 왜성의 본질적 색-등급 관계를 추정하여 관측된 WISE 및 J-대역 자료에서 복사율 비율과 절대 등급을 유추한다.
• WD 0806-661B와 같은 극도로 빨갛고 어두운 볼드 왜성의 향후 스펙트로스코픽 후속 관측 가능성 여부를 평가한다.

제안 방법

• WISE 전천문 촬영 자료를 사용하여 이진계 CFBDSIR 1458+1013AB의 병합된 W2 등급을 4.6 μm에서 15.488 ± 0.147로 측정하였다.
• 절대 등급과 J−W2 색의 관계를 모델링하기 위해 선형 모델 M_W2 = a + b(J−W2)를 사용하였으며, 여기서 a = 11.14, b = 0.701이다.
• 거리가 알려진 T 왜성 샘플과 1458+1013의 A/B 성분을 활용하여 4.6 μm에서의 복사율 비율 f = F_A/F_B를 피팅하였으며, 결과적으로 f = 1.85 ± 0.61로 도출되었다.
• 유도된 복사율 비율을 적용하여, 성분 B가 성분 A보다 더 빨가운 것으로 가정하고 1458+1013B의 개별 등급과 색을 추정하였다.
• WD 0806-661B의 예측 J−W2 색을 5.9 ± 0.6으로 설정하여, 거리 19.2 ± 0.6 pc를 가정하고 J-대역 등급을 J = 22.6로 추정하였다.
• 이전 연구에서의 효과적 온도 추정치를 기반으로 두 천체의 빛의 세기와 온도를 절대 등급을 통해 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WISE 4.6 μm 광도 측정을 바탕으로 CFBDSIR 1458+1013B가 WD 0806-661B보다 따뜻하고 더 밝은가?
• RQ2 CFBDSIR 1458+1013 이진계의 성분 간 4.6 μm에서의 복사율 비율은 얼마이며, 이는 보조 성분의 추정 밝기에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 WD 0806-661B의 J−W2 색은 얼마나 빨갛고, 이는 J-대역에서의 탐지 가능성에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 T 왜성의 색-등급 관계를 사용하여 매우 차가운 볼드 왜성의 절대 등급과 복사율 비율을 신뢰성 있게 추정할 수 있는가?
• RQ5 WD 0806-661B의 예측 J-대역 등급 22.6은 스펙트로스코픽 후속 관측에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• CFBDSIR 1458+1013AB의 병합된 WISE W2 등급은 4.6 μm에서 15.488 ± 0.147이며, 3.4 μm에서의 2σ 상한선은 W1 > 16.84 등급이다.
• 4.6 μm에서의 복사율 비율 f = F_A/F_B는 1.85 ± 0.61로 추정되었으며, 이는 성분 B가 이 대역에서 성분 A보다 현저히 어두운 것을 시사한다.
• 1458+1013B의 절대 등급은 M_W2 = 14.85로, WD 0806-661B의 예측 M_W2 = 15.28보다 현저히 밝다.
• 1458+1013B의 효과적 온도는 370 ± 40 K이며, WD 0806-661B는 약 ≈300 K로 추정되어 더 차가운 것으로 확인되었다.
• WD 0806-661B의 예측 J−W2 색은 5.9 ± 0.6로, J-대역 등급이 22.6로 예측되어 지상 기반 망원경으로는 탐지가 어려우며 허블 우주 망원경으로도 도전적인 수준임을 시사한다.
• WISE 전천문 촬영 자료는 향후 더 가까운, 더 빨가고 더 밝은 볼드 왜성을 더 쉽게 발견할 수 있을 것이며, 이는 WD 0806-661B처럼 극도로 어두운 볼드 왜성보다 더 자세한 연구에 적합할 것이다.