[论文解读] An extremely wide and very low-mass pair with common proper motion. Is it representative of a nearby halo stream?

R.‐D. Scholz, N. V. Kharchenko+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 3, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用 4

一句话总结

本研究识别出一对极为宽距（投影分离达5 pc）且质量极低的恒星双星——M7型矮星 SSSPM J2003−4433 与 sdM7 型亚巨星 SSSPM J1930−4311，二者具有约860 mas/yr的共同自行，表明其极有可能为物理关联。该双星系统具有高速空间运动（U,V,W ≈ −232,−170,+74 km/s）且亚巨星金属量较低，暗示其可能属于银河系晕流，而非解体的宽距双星系统，但需更高精度的径向速度与视差测量以进一步确认。

ABSTRACT

(abridged) We describe the discovery of an extremely wide pair of low-mass stars with a common large proper motion and discuss their possible membership in a Galactic halo stream crossing the Solar neighbourhood. (...) The late-type (M7) dwarf SSSPM J2003$-$4433 and the ultracool subdwarf SSSPM J1930$-$4311 (sdM7) sharing the same very large proper motion of about 860 mas/yr were found in the same sky region with an angular separation of about 6\degr. From the comparison with other high proper motion catalogues we have estimated the probability of a chance alignment of the two new large proper motions to be less than 0.3%. From the individually estimated spectroscopic distances of about $38^{+10}_{-7}$ pc and $72^{+21}_{-16}$ pc, respectively for the M7 dwarf and the sdM7 subdwarf, and in view of the accurate agreement in their large proper motions we assume a common distance of about 50 pc and a projected physical separation of about 5 pc. The mean heliocentric space velocity of the pair $(U,V,W)=(-232, -170, +74)$ km/s, based on the correctness of the preliminary radial velocity measurement for only one of the components and on the assumption of a common distance and velocity vector, is typical of the Galactic halo population. The large separation and the different metallicities of dwarfs and subdwarfs make a common formation scenario as a wide binary (later disrupted) improbable, although there remains some uncertainty in the spectroscopic classification scheme of ultracool dwarfs/subdwarfs so that a dissolved binary origin cannot be fully ruled out yet. It seems more likely that this wide pair is part of an old halo stream. (...)

研究动机与目标

• 调查新发现的宽距低质量恒星双星对是否存在物理关联。
• 在大角分离与低质量特性背景下，评估该双星对是否为物理系统或偶然对齐。
• 通过计算各成员的空间速度与金属量差异，评估其是否可能属于银河系晕族。
• 探讨该双星对是否更可能属于解体的晕流，而非宽距双星系统。
• 明确指出需更高精度的径向速度与三角视差测量，以确认该系统的物理关联性与动力学历史。

提出的方法

• 利用SuperCOSMOS天空巡天的多历元位置与测光数据，在南天区识别高自行候选体。
• 通过低分辨率光谱观测确认低质量与超冷矮星候选体，并基于光谱型与光度关系推导光谱距离。
• 结合2微米全天巡天（2MASS）与深近红外巡天（DEEP）的自行数据，提升天体测量精度。
• 利用太阳系质心径向速度估计值与光谱距离，假设共同距离约为50 pc，计算银河系空间速度（U, V, W）。
• 通过与高自行星表交叉匹配评估偶然对齐概率，结果小于0.3%。
• 利用光谱指数（CaH2, CaH3, TiO5）评估金属量差异，并与分类方案比较，尽管存在分类不确定性，仍倾向于将亚巨星归类为sdM7。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的M7型矮星与sdM7型亚巨星的共同自行是否表明其为物理关联，还是偶然对齐？
• RQ2 在投影分离与质量差异的条件下，该宽距双星系统为解体宽距双星的可能性有多大？
• RQ3 所计算的空间速度（U, V, W）是否落在典型银河系晕星或厚盘星的运动学范围内？
• RQ4 观测到的金属量差异（sdM7与M7相比）能否与共同形成起源相容？抑或更支持晕流起源？
• RQ5 当前的光谱距离与径向速度估计在多大程度上支持共同速度矢量？尚需何种改进以实现确认？

主要发现

• 两颗恒星偶然对齐的概率低于0.3%，强烈支持其为物理关联。
• 光谱距离估计值分别为：M7型矮星38⁺¹⁰₋₇ pc，sdM7型亚巨星72⁺²¹₋₁₆ pc；为速度计算假设共同距离约为50 pc。
• 该双星对的平均太阳系质心空间速度为（U,V,W）=（−232,−170,+74）km/s，符合银河系晕族的典型特征。
• 金属量差异显著，其中sdM7型亚巨星金属量更低，使其作为宽距双星共同形成的可能性极低，更支持其来自晕流起源。
• 该双星对的投影分离距离（5 pc）较大且金属量不同，使解体双星假说难以成立，尽管超冷矮星分类仍存在不确定性。
• 需更高分辨率光谱与三角视差测量以确认径向速度，并解决距离差异问题，特别是M7型矮星可能为未分辨双星，需进一步验证。