[논문 리뷰] Photometric brown-dwarf classification. II. A homogeneous sample of 1361 L and T dwarfs brighter than J = 17.5 with accurate spectral types

N. Skrzypek, S. J. Warren외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 02. 27.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 97인용 수 27

한 줄 요약

이 논문은 J = 17.5 이상의 밝은 L 및 T 왜성 1361개의 동질적 샘플을 제시한다. SDSS, UKIDSS, WISE의 다중 파장 광도측정(izYJHKW1W2)을 사용하여 사진형광법(photo-type method)을 통해 연속형 타입 분류를 수행하였으며, 하위형 타입 정확도를 확보하였다. 샘플은 L0–T8 범위에서 매우 높은 완전도를 보이며, 특이한 파란 L 왜성들이 늦은 M형으로 잘못 분류됨으로써 초기 L형에서 약간의 편향과 낮은 오염을 보인다.

ABSTRACT

We present a homogeneous sample of 1361 L and T dwarfs brighter than J = 17.5 (of which 998 are new), from an effective area of 3070 deg2, classified by the photo-type method to an accuracy of one spectral sub-type using izYJHKW1W2 photometry from SDSS+UKIDSS+WISE. Other than a small bias in the early L types, the sample is shown to be effectively complete to the magnitude limit, for all spectral types L0 to T8. The nature of the bias is an incompleteness estimated at 3% because peculiar blue L dwarfs of type L4 and earlier are classified late M. There is a corresponding overcompleteness because peculiar red (likely young) late M dwarfs are classified early L. Contamination of the sample is confirmed to be small: so far spectroscopy has been obtained for 19 sources in the catalogue and all are confirmed to be ultracool dwarfs. We provide coordinates and izYJHKW1W2 photometry of all sources. We identify an apparent discontinuity, $Δ$m $\sim$ 0.4 mag., in the Y-K colour between spectral types L7 and L8. We present near-infrared spectra of nine sources identified by photo-type as peculiar, including a new low-gravity source ULAS J005505.68+013436.0, with spectroscopic classification L2{$γ$}. We provide revised izYJHKW1W2 template colours for late M dwarfs, types M7 to M9.

연구 동기 및 목표

• 통계적 인구 연구를 위해 L0에서 T8까지의 스펙트럼 타입을 모두 포함하는 대규모이고 동질적인 L 및 T 왜성 샘플을 구축하기 위해.
• 이전 샘플들이 완전하지 않거나 초기형에 치우쳐 있거나 또는 분광학적으로 완전하지 못한 한계를 극복하기 위해.
• 다중 파장 광도측정을 이용해 분광학적 측정 없이도 초냉각 왜성의 정확한 분류가 가능한 사진형광법(photo-type method)의 유효성을 검증하기 위해.
• 통계적 분석이 신뢰성 있게 가능하도록 샘플의 완전도와 오염 수준을 정량화하기 위해.
• 광도측정 SED 피팅을 통해 희귀 타입, 특이한 소스, 후보 이중성 천체를 식별하기 위해.

제안 방법

• SDSS(i, z), UKIDSS(Y, J, H, K), WISE(W1, W2)의 광도측정 데이터를 3070 deg² 범위에서 조합하여 사진형광법을 적용한다.
• 관측된 후보자의 SED를 분광학적으로 분류된 L/T 왜성의 다항식으로 피팅된 템플릿 SED와 비교한다.
• 卡-제곱 최소화 기법을 사용하여 하위형 정확도로 스펙트럼 타입을 할당하며, 루트 평균 제곱(r.m.s.) 정밀도가 한 하위형 수준에 도달한다.
• 다중 파장 색상 공간(예: Y–K)을 활용하여 SED 피팅의 열악화를 통해 특이한 소스 및 후보 이중성을 탐지한다.
• 문헌 자료와 향상된 캘리브레이션을 활용하여 M7–M9형 M 왜성의 템플릿 색상을 재검토한다.
• 19개 소스의 분광학적 검증을 통해 결과를 검증하였으며, 모두 초냉각 왜성임을 확인하고 오염 수준을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전체 L0–T8 시퀀스에서 광도측정 스펙트럼 타입 분류(photo-type)의 완전도와 신뢰성은 어떠한가?
• RQ2 샘플의 완전도는 스펙트럼 타입에 따라 어떻게 변화하며, 초기 L 왜성에 영향을 주는 편향은 무엇인가?
• RQ3 광도측정 샘플에서 비초냉각 왜성(예: M 왜성, 활성은하핵)에 의한 오염 수준은 어느 정도인가?
• RQ4 L/T 왜성의 SED에 스펙트럼 타입 전이와 관련된 내재적 광도측정 불연속성이 존재하는가?
• RQ5 사진형광법은 특이하거나 낮은 중력 상태의 소스 및 후보로 해석 불가능한 이중성을 신뢰성 있게 식별할 수 있는가?

주요 결과

• 샘플은 L 및 T 왜성 총 1361개(1281개 L형, 80개 T형)를 포함하며, 998개는 새로운 발견이다. L0–T8 범위에서 J = 17.5까지 97%의 완전도를 보인다.
• 특이한 파란 L4형 이하 왜성들이 늦은 M형으로 잘못 분류됨으로써 초기 L형에서 약 3%의 미완성도 편향이 존재한다.
• 붉은, 아마도 젊은 늦은 M형 왜성이 초기 L형으로 잘못 분류됨으로써 과완전도(overcompleteness) 현상이 발생한다.
• 오염 수준이 낮다는 것이 확인되었으며, 19개의 분광학적 확인 소스 모두 초냉각 왜성이었다.
• L7형과 L8형 사이에서 Y–K 색상에 약 Δm ≈ 0.4 mag.의 명백한 광도측정 불연속성이 관측되었다.
• 9개의 특이한 소스를 분광학적으로 관측하였으며, 이 중 하나는 새로운 낮은 중력 상태의 L2 γ 왜성인 ULAS J005505.68+013436.0이 포함되어 있다.