[论文解读] Orbiting a binary: SPHERE characterisation of the HD 284149 system

M. Bonavita, V. D’Orazi+53 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 104被引用 4

一句话总结

本研究利用SPHERE仪器的数据，对HD 284149系统进行了高精度表征，将棕矮星伴星HD 284149 b的光谱类型修正为M9，并确定其有效温度为2300 K。通过Gaia视差和自行测量，改进了距离（117.50 ± 5.50 pc）和年龄（35 Myr），得出其质量为26 ± 3 M_Jup，分离距离为431.20 ± 7.67 AU，同时在约0.1"处解析出一颗低质量恒星伴星，与径向速度和自行差异一致。

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.

研究动机与目标

• 利用高分辨率光谱学，精炼棕矮星伴星HD 284149 b的光谱类型和有效温度。
• 利用Gaia视差和自行测量，改进HD 284149系统的距离和年龄估计。
• 基于更新的恒星和系统参数，重新评估HD 284149 b的轨道分离距离和动力学质量。
• 通过非日冕红外DIFS成像确认低质量恒星伴星（HD 284149 B）的存在，并验证其与径向速度和自行异常的一致性。
• 评估HD 284149 ABb系统的动力学潜力，以实现未来质量测定，并在宽距双星棕矮星的背景下评估其重要性。

提出的方法

• 利用甚大望远镜（VLT）上的SPHERE仪器，以IRDIS的长缝光谱模式获取HD 284149 b的中等分辨率光谱。
• 将观测光谱与蒙特利尔棕矮星与系外行星光谱库进行比较，以确定光谱类型和有效温度。
• 整合Gaia DR2的视差和自行测量数据，以改进系统的距离（117.50 ± 5.50 pc）和年龄（35 Myr）。
• 基于更新的恒星参数和轨道元素，重新计算HD 284149 b的轨道分离距离和动力学质量。
• 分析非日冕红外DIFS图像，以解析出约0.1"角距离处的低质量伴星。
• 通过径向速度差异以及Gaia与Tycho-2星表之间自行的不一致性，交叉验证该伴星的存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 棕矮星伴星HD 284149 b的精炼光谱类型和有效温度是什么？
• RQ2 Gaia视差和自行测量如何改进HD 284149系统的距离和年龄估计？
• RQ3 基于精炼的系统参数，HD 284149 b的更新轨道分离距离和动力学质量是多少？
• RQ4 在约0.1"角距离处的低质量恒星伴星是否与径向速度和自行异常一致？
• RQ5 HD 284149 ABb在宽距双星棕矮星中的发生频率方面，具有何种代表性意义？

主要发现

• 基于与蒙特利尔光谱库的比较，HD 284149 b的光谱类型被精炼为M9，有效温度为2300 K。
• 利用Gaia视差测量，系统的距离确定为117.50 ± 5.50 pc，优于先前的估计。
• 系统的恒星年龄估计为35 Myr，与年轻开放星团群体一致。
• 基于更新的轨道和恒星参数，HD 284149 b的轨道分离距离被精炼为431.20 ± 7.67 AU。
• HD 284149 b的动力学质量确定为26 ± 3 M_Jup，相比先前估计具有更高的精度。
• 在约0.1"角距离处解析出一颗质量约为0.16 M_⊙的低质量恒星伴星（HD 284149 B），其存在与径向速度和自行异常一致。