[论文解读] SpeX Spectroscopy of Unresolved Very Low-Mass Binaries. I. Identification of Seventeen Candidate Binaries Straddling the L Dwarf/T Dwarf Transition

Adam J. Burgasser, Kelle L. Cruz+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 152被引用 233

一句话总结

本研究利用SpeX近红外光谱，识别出17个处于L型到T型棕矮星过渡区的未分解棕矮星双星系统。通过将复合光谱模板拟合到通量校准的光谱，作者发现10个候选者在J波段的次星成分显著更亮，表明在L/T过渡区存在快速凝结物耗尽；该样本使已知的L/T双星数量翻倍以上，并暗示早期T型棕矮星中双星比例高达53±7%，表明在L/T过渡区存在增强的多重性。

ABSTRACT

We report the identification of 17 candidate brown dwarf binaries whose components straddle the L dwarf/T dwarf transition. These sources were culled from a large near-infrared spectral sample of L and T dwarfs observed with the Infrared Telescope Facility SpeX spectrograph. Candidates were selected on the basis of spectral ratios which segregate known (resolved) L dwarf/T dwarf pairs from presumably single sources. Composite templates, constructed by combining 13581 pairs of absolute flux-calibrated spectra, are shown to provide statistically superior fits to the spectra of our seventeen candidates as compared to single templates. Ten of these candidates appear to have secondary components that are significantly brighter than their primaries over the 1.0-1.3 micron band, indicative of rapid condensate depletion at the L dwarf/T dwarf transition. Our results support prior indications of enhanced multiplicity amongst early-type T dwarfs; 53+/-7% of the T0-T4 dwarfs in our spectral sample are found to be either resolved or unresolved (candidate) pairs, although this is consistent with an intrinsic (volume complete) brown dwarf binary fraction of only 15%. If verified, this sample of spectral binaries more than doubles the number of known L dwarf/T dwarf transition pairs, enabling a broader exploration of this poorly-understood phase of brown dwarf atmospheric evolution.

研究动机与目标

• 利用近红外光谱识别跨越L型棕矮星/T型棕矮星过渡区的未分解棕矮星双星。
• 检验光谱比值和复合模板拟合是否能区分未分解双星与单星。
• 研究早期T型棕矮星中多重性的普遍性及其对大气演化的影响。
• 为候选双星系统约束组分的光谱类型、亮度和相对星等。
• 评估棕矮星的真实双星比例，校正光度限值调查中的分离度偏差。

提出的方法

• 从1.0–1.3 µm通量校准的SpeX光谱中计算光谱指数，以识别具有异常L/T光谱特征的源。
• 通过组合13,581对绝对通量校准的L型和T型棕矮星光谱，构建复合光谱模板以模拟未分解双星。
• 使用卡方减少统计量（χ²）比较最佳拟合复合模板与单模板拟合，以评估多重性的概率。
• 从MKO JHK和HST/NICMOS F110W/F170M波段的最佳复合模型拟合中推导出组分光谱类型和相对星等。
• 应用>99%的置信度阈值，基于χ²改进和光谱指数异常，将源分类为高概率双星。
• 通过将观测到的候选数量与假设内在双星比例为15%的模拟结果比较，估算双星比例。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可通过1.0–1.3 µm波段的异常光谱指数和通量比值识别未分解的L型棕矮星/T型棕矮星双星？
• RQ2 复合光谱模板在多大程度上能比单模板更好地拟合候选双星？
• RQ3 这些系统中次星的相对亮度如何？是否表明在L/T过渡区存在增强的凝结物耗尽？
• RQ4 早期T型棕矮星中观测到的双星比例与内在双星比例相比如何？这对其多重性增强意味着什么？
• RQ5 未分解的光谱双星能否提供更完整的棕矮星多重系统普查，从而减少光度限值调查中的选择偏差？

主要发现

• 识别出17个候选未分解的L型棕矮星/T型棕矮星双星，使该光谱区域已知系统的数量翻倍以上。
• 所有17个候选者中，复合模板拟合均显著优于单模板拟合（p > 99%），证实了未分解多重性的存在。
• 10个候选者在J波段表现出次星显著更亮（ΔJ > 0.5 mag），表明在L/T过渡区存在快速凝结物耗尽。
• T0–T4型棕矮星中观测到的双星比例为53±7%，远高于15%的内在双星比例，表明该光谱范围内存在强烈的选别偏差或增强的形成机制。
• 该样本使对L到T过渡期间大气演化过程的研究得到改善，特别是“J波段峰值”和云层消散过程。
• 结果支持了早期T型棕矮星中多重性增强的先前迹象，并凸显了光谱双星识别在探测未分解系统中的有效性。