[논문 리뷰] Optical Spectroscopy of DENIS Mini-survey Brown Dwarf Candidates

C. G. Tinney, X. Delfosse외 2명|arXiv (Cornell University)|1998. 05. 25.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 DENIS 미니설문조사에서 유래한 여덟 개의 찬성 백색왜성 후보자에 대한 광학 스펙트로스코피(6500–9200≊ring;)를 제시하며, 적외선 유래 스펙트럼 유형의 신뢰성을 확인하고, 제안된 L형 클래스로 스펙트럼 시퀀스를 연장한다. 주요 발견은 먼지 투과율이 없지만 분자 응집과 중력 침강을 포함하는 모델이 관측된 스펙트럼을 더 잘 재현한다는 점으로, 이는 L왜성 대기에서 먼지 침강이 핵심임을 시사한다. 강한 K I 및 CrH/FeH 특징은 효과적인 온도 진단 도구로 기능한다.

ABSTRACT

We present optical (6500-9200A) spectroscopy of eight cool dwarfs detected in a 231 square degree ``Mini-survey'' of the Deep NEar Infrared Survey (DENIS) data. We are able to confirm that the spectral types derived from the Mini-survey infrared spectroscopy are meaningful. We provide a spectral sequence which extends beyond the M-dwarf range and into the proposed ``L'' class of dwarfs. The dominant spectral features in the optical for these L-type dwarfs are resonance lines of Cs I and molecular band heads of CrH and FeH. The other dominant feature in these L-type spectra is a broad 600A absorption dip centered on 7700A, which we identify with extremely strong (equivalent width $\sim$ several hundred A) absorption associated with the 7664,7698A resonance doublet of K I. We find that model atmospheres which include the effects of molecular condensation without dust opacity (to simulate rapid gravitational settling of dust grains) produce significantly better agreement with observed optical spectra for L-type dwarfs, than models including dust opacity. This suggests gravitational settling of dust grains plays an important role in L-dwarf photospheres. The extreme strength of the K I resonance doublet, and disappearance of TiO and VO, and the consequent dominance of CrH and FeH in L-dwarf spectra offer considerable prospects as sensitive effective temperature diagnostics, even at low spectral resolution.

연구 동기 및 목표

• 적외선 데이터로부터 유도된 찬성 왜성의 스펙트럼 유형을 광학 스펙트로스코피를 통해 검증하기 위해.
• M왜성 범위를 초월한 L형 왜성의 광학 스펙트럼 특징을 특성화하기 위해.
• L왜성 대기 스펙트럼을 형성하는 데 있어 먼지 투과율과 중력 침강의 역할을 평가하기 위해.
• 저해상도 스펙트럼에서 효과적인 온도 진단 도구로 유용한 광학 진단 기준을 식별하기 위해.

제안 방법

• DENIS 미니설문조사에서 유래한 여덟 개의 찬성 왜성에 대해 광학 스펙트로스코피(6500–9200≊ring;)를 확보함.
• 먼지 투과율을 포함하거나 배제한 모델 대기와 관측된 스펙트럼을 비교함.
• 모델 대기에서 분자 응집과 중력 침강의 영향을 통합함.
• Cs I, CrH, FeH, K I 공명 이중선과 같은 핵심 스펙트럼 특징을 식별함.
• 등가폭 측정과 스펙트럼 형태를 이용해 모델 적합도를 평가함.
• 저해상도 광학 데이터를 사용해 강한 흡수 특징의 진단 잠재력을 테스트함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 DENIS 미니설문조사에서 유도된 왜성 후보자의 적외선 기반 스펙트럼 유형이 광학 스펙트로스코픽 검증을 통해 유지되는가?
• RQ2 M왜성 이외의 L형 왜성에서 지배적인 광학 스펙트럼 특징은 무엇인가?
• RQ3 먼지 투과율이 포함되거나 배제된 모델 대기와 관측된 L왜성 스펙트럼 간의 비교는 어떻게 되는가?
• RQ4 먼지 입자의 중력 침강이 L왜성의 관측된 광학 스펙트럼에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 K I, CrH, FeH와 같은 강한 광학 특징이 저해상도에서 효과적인 온도 진단 도구로 기능할 수 있는가?

주요 결과

• 적외선 데이터로부터 유도된 스펙트럼 유형은 광학 스펙트로스코피를 통해 의미 있는 것으로 확인됨.
• 광학 데이터를 활용해 제안된 L형 클래스로 연장된 스펙트럼 시퀀스가 확립됨.
• 7700≊ring; 흡수 균열은 등가폭 약 수백 ≊ring;에 해당하는 매우 강력한 K I 공명 이중선으로 확인됨.
• 먼지 투과율이 없지만 먼지 입자의 중력 침강을 포함한 모델 대기는 관측된 스펙트럼과 유의미하게 더 잘 일치함.
• TiO 및 VO 특징의 소실과 함께 강력한 CrH 및 FeH 밴드 헤드의 존재는 L왜성 대기 화학의 전이를 시사함.
• K I 이중선의 극도로 강력한 강도와 CrH/FeH 특징의 지배적 존재는 L왜성에서 효과적인 온도 진단을 위한 강력한 저해상도 도구로 기능함.