[논문 리뷰] Orbiting a binary: SPHERE characterisation of the HD 284149 system

M. Bonavita, V. D’Orazi외 53명|arXiv (Cornell University)|2017. 07. 19.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 104인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 VLT의 SPHERE 기구 데이터를 사용하여 HD 284149 시스템의 고정밀 특성 분석을 제시한다. 백색왜성 형성의 보조성인 HD 284149 b의 스펙트럼 유형을 M9로 재정의하고, 효과적 온도를 2300 K로 결정하였다. 분석을 통해 Gaia의 정밀각 및 운동량 측정을 이용하여 거리(117.50 ± 5.50 pc)와 연령(35 Myr)을 개선하였으며, 이로 인해 질량(26 ± 3 M_Jup)과 분리 거리(431.20 ± 7.67 AU)가 보다 정밀하게 추정되었다. 또한, 반도체 영상 기반으로 약 0.1"의 낮은 질량 성성 별이 확인되었으며, 이는 라디얼 속도 및 운동량 불일치와 일치한다.

ABSTRACT

In this paper we present the results of the SPHERE observation of the HD 284149 system, aimed at a more detailed characterisation of both the primary and its brown dwarf companion. We observed HD 284149 in the near-infrared with SPHERE, using the imaging mode (IRDIS+IFS) and the long-slit spectroscopy mode (IRDIS-LSS). The data were reduced using the dedicated SPHERE pipeline, and algorithms such as PCA and TLOCI were applied to reduce the speckle pattern. The IFS images revealed a previously unknown low-mass (~0.16$M_{\odot}$) stellar companion (HD 294149 B) at ~0.1$^{\prime\prime}$, compatible with previously observed radial velocity differences, as well as proper motion differences between Gaia and Tycho-2 measurements. The known brown dwarf companion (HD 284149 b) is clearly visible in the IRDIS images. This allowed us to refine both its photometry and astrometry. The analysis of the medium resolution IRDIS long slit spectra also allowed a refinement of temperature and spectral type estimates. A full reassessment of the age and distance of the system was also performed, leading to more precise values of both mass and semi-major axis. As a result of this study, HD 284149 ABb therefore becomes the latest addition to the (short) list of brown dwarfs on wide circumbinary orbits, providing new evidence to support recent claims that object in such configuration occur with a similar frequency to wide companions to single stars.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 스펙트로스코피를 사용하여 백색왜성 형성의 보조성 HD 284149 b의 스펙트럼 유형과 효과적 온도를 정밀화한다.
• Gaia 정밀각 및 운동량 측정을 이용하여 HD 284149 시스템의 거리 및 연령 추정치를 향상시킨다.
• 업데이트된 항성 및 시스템 매개변수를 기반으로 HD 284149 b의 궤도 분리 거리와 천체역학적 질량을 재평가한다.
• 비코로나그래픽 IRDIFS 영상과 함께 라디얼 속도 및 운동량 이상 현상과의 일치성을 검증하여 저질량 성성 별(HD 284149 B) 존재를 확인한다.
• 향후 질량 결정을 위한 HD 284149 ABb 시스템의 천체역학적 잠재력 평가 및 넓은 원환형 이중성 백색왜성 형성의 발생 빈도적 의미를 평가한다.

제안 방법

• VLT의 SPHERE 기구를 사용하여 IRDIS 기구의 장슬릿 스펙트로스코피(LSS) 모드로 HD 284149 b의 중해상도 스펙트럼을 확보하였다.
• 관측된 스펙트럼을 몬트리올 백색왜성 및 외계행성 스펙트럼 라이브러리와 비교하여 스펙트럼 유형과 효과적 온도를 결정하였다.
• Gaia DR2 측정치인 정밀각 및 운동량을 통합하여 시스템의 거리(117.50 ± 5.50 pc)와 연령(35 Myr)을 개선하였다.
• 업데이트된 항성 매개변수와 궤도 요소를 사용하여 HD 284149 b의 궤도 분리 거리와 천체역학적 질량을 재계산하였다.
• 비코로나그래픽 IRDIFS 영상을 분석하여 약 0.1" 각도 분리 거리에 저질량 성성 별을 해소하였다.
• 라디얼 속도 차이와 Gaia 및 Tycho-2 목록 간 운동량 불일치를 활용하여 별 존재성을 교차 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 백색왜성 형성의 보조성 HD 284149 b의 정밀화된 스펙트럼 유형과 효과적 온도는 무엇인가요?
• RQ2 Gaia 정밀각 및 운동량 측정치는 HD 284149 시스템의 거리 및 연령 추정치를 어떻게 향상시키나요?
• RQ3 정밀화된 시스템 매개변수를 기반으로 HD 284149 b의 업데이트된 궤도 분리 거리와 천체역학적 질량는 무엇인가요?
• RQ4 약 0.1" 각도 분리 거리에 있는 저질량 성성 별은 라디얼 속도 및 운동량 이상 현상과 일치합니까?
• RQ5 HD 284149 ABb는 넓은 원환형 이중성 백색왜성 형성의 발생 빈도 측면에서 어떤 의미를 지닙니까?

주요 결과

• HD 284149 b의 스펙트럼 유형은 몬트리올 스펙트럼 라이브러리와의 비교를 통해 M9로 정밀화되었으며, 효과적 온도는 2300 K이다.
• Gaia 정밀각 측정치를 사용하여 시스템 거리가 117.50 ± 5.50 pc로 결정되었으며, 이는 이전 추정치를 향상시킨다.
• 시스템의 항성 연령은 35 Myr로 추정되었으며, 이는 젊은 산개성단 집단과 일치한다.
• 업데이트된 궤도 및 항성 매개변수를 기반으로 HD 284149 b의 궤도 분리 거리는 431.20 ± 7.67 AU로 정밀화되었다.
• HD 284149 b의 천체역학적 질량은 26 ± 3 M_Jup로 결정되었으며, 이는 이전 추정치보다 정밀도가 향상되었다.
• 약 0.1" 각도 분리 거리에 질량 약 0.16 M_⊙의 저질량 성성 별(HD 284149 B)이 해소되었으며, 이는 라디얼 속도 및 운동량 불일치와 일치한다.