[论文解读] An Upper Bound on the Flux Ratio of rho CrB's Companion at 1.6um

Chad F. Bender, M. Simon+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用 10

一句话总结

本研究利用高分辨率红外光谱法，在1.6 μm波段对候选伴星相对于恒星rho CrB的通量比设定了上限，结果分别为90%置信水平下的0.0024和99%置信水平下的0.005。这些通量上限分别对应于0.11 M☉和0.15 M☉的质量上限，表明该伴星不太可能是此前报道的0.14 M☉的M型矮星，同时证明该技术对双星系统中通量比低至0.01–0.02的伴星具有灵敏度。

ABSTRACT

We use high resolution infrared spectroscopy to investigate the 2001 report by Gatewood and colleagues that rho CrB's candidate extrasolar planet companion is really a low-mass star with mass 0.14+-0.05 Msun. We do not detect evidence of such a companion; the upper bounds on the (companion/primary) flux ratio at 1.6 microns are less than 0.0024 and 0.005 at the 90 and 99% confidence levels, respectively. Using the H-band mass-luminosity relationship calculated by Baraffe and colleagues, the corresponding upper limits on the companion mass are 0.11 and 0.15 Msun. Our results indicate that the infrared spectroscopic technique can detect companions in binaries with flux ratios as low as 0.01 to 0.02.

研究动机与目标

• 检验rho CrB伴星是否为质量约为0.14 M☉的低质量M型矮星，如Gatewood等人（2001年）所报告的那样。
• 确定高分辨率红外光谱法是否能够在H波段（1.6 μm）检测到如此微弱的伴星。
• 通过光谱数据的统计分析，建立伴星通量比的定量上限，并由此推导其质量上限。
• 评估红外光谱技术在双星系统中探测低通量比伴星的灵敏度极限。

提出的方法

• 使用凯克II望远镜上的NIRSPEC仪器，采用自适应光学系统与不采用自适应光学系统，对中心波长为1.555 μm的红外光谱进行高分辨率观测。
• 利用REDSPEC软件包提取光谱数据，并通过OH发射线和汞氩灯光谱进行波长校准，以确保波长解算的准确性。
• 分析使用了多个光谱级次（45–53），以增加恒星吸收线的数量，从而提高对微弱伴星的敏感度。
• 采用A0型和M型恒星的模板光谱，对观测双星系统中主星和潜在伴星的成分进行建模。
• 基于Fisher联合概率检验的统计方法，将16个光谱段的独立p值合并，以计算伴星通量的全局显著性水平。
• 利用Baraffe等人（1998, 2003年）的H波段质量-光度关系理论，将通量比上限转换为质量上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 rho CrB的伴星是否可通过1.6 μm波段的高分辨率红外光谱法被探测到？
• RQ2 在90%和99%置信水平下，rho CrB伴星相对于主星的1.6 μm通量比上限是多少？
• RQ3 红外光谱技术能否在双星系统中探测到通量比低至0.01–0.02的伴星？
• RQ4 所推导出的通量和质量上限是否与先前报道的0.14 M☉ M型矮星伴星相矛盾？

主要发现

• rho CrB伴星在1.6 μm波段的通量比在90%置信水平下被限制在0.0024以下，在99%置信水平下被限制在0.005以下。
• 这些通量比上限分别对应于90%置信水平下的0.11 M☉质量上限和99%置信水平下的0.15 M☉质量上限，依据的是Baraffe等人（1998, 2003年）的H波段质量-光度关系。
• 分析证实，高分辨率红外光谱法可在H波段探测到通量比低至0.01至0.02的伴星，优于以往0.04–0.05的探测极限。
• 所推导的质量上限低于Gatewood等人（2001年）报告的0.14 M☉，对将该伴星解释为低质量M型矮星提出了质疑。
• 伴星在H波段的99%置信水平上限为M_H = 8.6，90%置信水平上限为M_H = 9.3，与极低光度天体一致。
• 通过多个光谱级次应用Fisher联合概率检验的统计方法，成功量化了非探测结果的显著性，从而实现了对通量比的稳健置信区间。