[論文レビュー] Search for X-ray emission from bona-fide and candidate brown dwarfs

R. Neuhäuser, César Briceño+8 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 16

ひとこと要約

本研究では、ROSAT全天調査およびポイント観測を用いて、26例の真正のおよび57例の候補の褐色矮星からのX線放射を調査した。X線は、真正の褐色矮星1例（ρ Oph GY 202）および若年Taurusの候補4例（MHO-4、MHO-5、V410 Anon 13、V410 x-ray 3）で検出された。結果は、X線放射が主に若年褐色矮星（<3 Myr）に限定されていることを示唆しており、プレアデスや場所の褐色矮星のような高齢の対象ではX線放射が検出されない。これは、X線活動に強い年齢依存性があることを示している。

ABSTRACT

Following the recent classification of the X-ray detected object V410 x-ray 3 with a young brown dwarf candidate (Briceno et al. 1998) and the identification of an X-ray source in Chamaeleon as young bona-fide brown dwarf (Neuhaeuser &amp; Comeron 1998), we investigate all ROSAT All-Sky Survey and archived ROSAT PSPC and HRI pointed observations with bona-fide or candidate brown dwarfs in the field of view with exposure times ranging from 0.13 to 221 ks, including dedicated 64 ks and 42 ks deep ROSAT HRI pointed observations on the low-mass star BRI0021-0214 and the brown dwarf Calar 3, respectively. Out of 26 bona-fide brown dwarfs, one is newly detected in X-rays, namely rho Oph GY 202. Also, four out of 57 brown dwarf candidates studied here are detected in X-rays, namely the young Taurus brown dwarf candidates MHO-4, MHO-5, V410 Anon 13, and V410 x-ray 3. The M9.5-type star BRI0021-0214 is not detected. In the appendix, we also present catalogued, but as yet unnoticed B- and R-band data for some of the objects studied here.

研究の動機と目的

• 深いつきのROSAT観測を用いて、真正のおよび候補の褐色矮星がX線を放出するかどうかを特定すること。
• 褐色矮星のX線放射関数を評価し、さまざまな年齢における活動レベルを制約すること。
• 褐色矮星におけるX線放射が、回転、年齢、対流ダイナミクスと関連しているかどうかを調査すること。
• とくにMACHOモデルの文脈において、褐色矮星が拡散X線背景に与える寄与を評価すること。

提案手法

• 露出時間0.13〜221 ksのROSAT全天調査データおよびアーカイブ済みのROSAT PSPCおよびHRIポイント観測データを用いた。
• BRI 0021−0214およびCalar 3に対して、それぞれ64 ksおよび42 ksの専用の深いつきROSAT HRI観測を実施した。
• 光学／赤外線位置をUSNO-PMMカタログと照合し、追加の光度的文脈を得るためにBバンドおよびRバンドの等級を取得した。
• ROSAT X線データにおける源抽出およびバックグラウンド差し引きを用いて、X線検出の有意性を分析した。
• 年齢、質量、スペクトル型に基づいて対象を分類し、特にTaurusやρ Ophのような若年（<3 Myr）対象と、プレアデスや場所の対象のような高齢（~100 Myr）対象を区別することに重点を置いた。
• X線放射（L_X）および全波長放射（L_bol）を計算し、比較のためのlog(L_X/L_bol)を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深いつきのROSAT観測において、真正のおよび候補の褐色矮星が検出可能なX線を放出するか？
• RQ2 理論的モデルによる角運動量損失と対流の観点から、褐色矮星におけるX線放射が年齢と相関しているか？
• RQ3 褐色矮星のX線放射関数は何か？ また、非常に低質量星のそれと比べてどう異なるか？
• RQ4 もしMACHOクラスタの一部であるならば、褐色矮星が拡散X線背景に顕著な寄与を果たす可能性はあるか？
• RQ5 高速回転する褐色矮星、例えばBRI 0021−0214は、高い回転活動を示しているにもかかわらず、なぜX線で検出されないのか？

主な発見

• 真正の褐色矮星1例、ρ Oph GY 202（log L_bol ≈ -1.84 L☉）がX線で新たに検出され、log(L_X/L_bol) ≈ -4.1となった。
• 若年Taurusの褐色矮星候補4例（MHO-4、MHO-5、V410 Anon 13、V410 x-ray 3）がX線で検出された。いずれも年齢≤1 Myrであった。
• 高速回転するM9.5型星BRI 0021−0214は、X線で検出されなかったが、3σ上限としてL_X < 1.2 × 10²⁷ erg s⁻¹が得られた。
• プレアデスの褐色矮星（年齢〜100 Myr）では、深いつき観測にもかかわらずX線放射は検出されず、X線活動に強い年齢依存性があることが示された。
• 大多数の真正のおよび候補の褐色矮星における上限は、晩期星に見られるlog(L_X/L_bol) ≈ -4を排除しないが、高齢対象での検出不能は、X線放射が年齢とともに減衰することを示唆している。
• 結果は、褐色矮星におけるX線放射が主に回転ではなく、対流およびダイナモ効率の年齢依存的変化によって駆動されていることを示唆しており、強力なHαおよびX線放射は若く活発な対象に限定される。