[论文解读] High resolution spectroscopy of Brown Dwarfs in Taurus: Detection of accretion in KPNO Tau 3

D. Barrado|ArXiv.org|Mar 12, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 48被引用 6

一句话总结

本研究对猎户座-御夫座星形成区内的三颗大质量棕矮星进行了高分辨率光学光谱观测，通过KPNO Tau 3的宽幅不对称Hα发射线及锂元素检测，确认了其活跃吸积现象。结果表明，这些天体为接近亚恒星界限的原恒星系统成员，支持其通过分子云坍缩与碎片化形成，类似低质量恒星的形成机制，而非类行星过程。

ABSTRACT

We present high resolution optical spectroscopy of three candidate members of the Taurus-Auriga star forming region. Based on the spectral type, the strength, profile and width of the H(alpha) line, the detected lithium at 6708 angstrom, the location of these objects in a H-R diagram and the comparison with similar objects belonging to young stellar associations, we determine that they are bona fide members of the SFR, with about ~3 Myr, have masses at or below the substellar limit and, at least in one case, there is active accretion from a circum(sub)stellar disk. This result suggests that high mass brown dwarfs go through a Classical TTauri phase and form like stars, from colapse and fragmentation of a molecular cloud.

研究动机与目标

• 确定猎户座-御夫座星形成区内三个棕矮星候选体的成员身份与物理特性。
• 利用高分辨率光谱学研究大质量棕矮星中吸积特征的存在。
• 通过分析吸积、锂元素丰度与光谱特征，评估棕矮星的形成机制。
• 利用锂元素耗尽与赫罗图位置约束目标天体的年龄与质量。
• 评估大质量棕矮星是否经历经典T Tauri阶段，以判断其是否为恒星样形成。

提出的方法

• 利用6.5米Magellan I望远镜上的MIKE阶梯光栅光谱仪获取高分辨率光谱（R ≈ 25,000）。
• 分析光谱特征，包括Hα线宽与等效宽度、HeI 6678 Å及LiI 6707.8 Å，以评估吸积与年轻状态。
• 将观测光谱与光谱模板及演化模型（Baraffe et al. 1998）比较，以推导光谱型与有效温度。
• 利用锂元素等效宽度估算年龄与原恒星状态，基于已知的锂元素耗尽 timescales。
• 通过Ic、J、H和Ks波段的光度测量结果进行交叉验证，并与Briceño et al. (2002)的低分辨率数据进行比对。
• 应用基于Hα线宽（≥200 km/s）与年轻开放星团中活动饱和水平的统计标准以判定吸积。

实验结果

研究问题

• RQ1 猎户座区域的大质量棕矮星是否表现出来自原（亚）恒星盘的持续吸积的光谱特征？
• RQ2 这些天体中的锂元素丰度是否与猎户座-御夫座区域预期的约3 Myr原恒星年龄一致？
• RQ3 这些天体的光谱型、光度与有效温度是否与亚恒星天体的演化模型相符？
• RQ4 猎户座区域大质量棕矮星中有多高比例表现出吸积现象？与低质量恒星相比如何？
• RQ5 这些天体中吸积与锂元素耗尽的存在是否可用于区分恒星样与类行星形成机制？

主要发现

• KPNO Tau 3表现出宽度为310 km/s的宽幅Hα线，且轮廓不对称，表明存在活跃吸积，其Hα等效宽度为81.4 ± 5.7 Å。
• 在KPNO-Tau-05与KPNO-Tau-08中检测到6707.8 Å处的锂元素，其等效宽度分别为0.60 Å与0.78 Å，证实其为原恒星状态且年龄≤30 Myr。
• KPNO-Tau-03表现出微弱的锂特征与Hα发射，与吸积一致，尽管信噪比较低，但仍支持其成员身份与年轻状态。
• 推导出的质量约为：KPNO-Tau-03与KPNO-Tau-08为0.07 M⊙，KPNO-Tau-05为0.06 M⊙，表明其处于亚恒星边界附近。
• 猎户座区域大质量棕矮星中的吸积比例至少为11分之1（≈9%），其中KPNO-Tau-03为明确的吸积案例。
• KPNO-Tau-03在HeI 6678 Å处检测到3.5 Å的发射线，其他天体中可能存在发射，尽管并非全部均显示禁线或红外超量。