[论文解读] Identifying The Ejected Population From Disintegrating Multiple Systems

A. K. P. Yip|arXiv (Cornell University)|May 10, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 1

一句话总结

本文提出一种方法，利用依巴谷星表（Hipparcos）、格利埃-雅雷西星表（Gliese-Jahreiß, GJC）和矮星档案星表（Dwarf Archive, DA）中的自行与天体测量数据，识别正在解体的多恒星系统，特别是那些喷射出超冷矮星（UCDs）的系统。通过结合视差、自行和投影位置追踪，作者识别出一个候选解体的四合星系统和两个解体的双星系统，其中包括一个T型矮星-白矮星系统，其自行存在显著差异，为低质量天体的动力学喷射与形成模型提供了新的观测约束。

ABSTRACT

Kinematic studies of the Hipparcos catalogue have revealed associations that are best explained as disintegrating multiple systems, presumably resulting from a dynamical encounter between single/multiple systems in the field (Li et al. 2009). In this work we explore the possibility that known ultra-cool dwarfs may be components of disintegrating multiple systems, and consider the implications for the properties of these objects. We will present here the methods/techniques that can be used to search for and identify disintegrating benchmark systems in three database/catalogues: Dwarf Archive, the Hipparcos Main Catalogue, and the Gliese-Jahreiß Catalogue. Placing distance constraints on objects with parallax or colour-magnitude information from spectrophotometry allowed us to identify common distance associations. Proper motion measurements allowed us to separate common proper motion multiples from our sample of disintegrating candidates. Moreover, proper motion and positional information allowed us to select candidate systems based on relative component positions that were tracked back and projected forward through time. Using this method we identified one candidate disintegrating quadruple association, and two candidate disintegrating binaries, all of them containing one ultra-cool dwarf.

研究动机与目标

• 识别场星星域中正在解体的多恒星系统，特别是那些涉及超冷矮星（UCDs）的系统，这些系统因本身过暗而难以探测。
• 解决目前缺乏包含UCDs的已观测到的正在解体的基准系统的问题，这些系统对检验低质量天体形成理论至关重要。
• 开发并验证一种利用天体测量与距离约束检测正在经历动力学解体的系统的方法。
• 为未来盖亚（Gaia）和地面望远镜后续观测提供观测候选，以确认动力学解体并研究被喷射的组分。

提出的方法

• 对依巴谷主星表（HMC）、格利埃-雅雷西星表（GJC）和矮星档案星表（DA）进行交叉匹配，以识别空间上接近且距离一致的天体对。
• 利用三角视差和光谱-光度颜色-星等估计值施加距离约束，以识别同距离关联的天体。
• 利用自行测量值及其不确定性，区分具有共同自行的多重星系统与自行发散的解体候选者。
• 利用自行矢量向前和向后追踪各组分位置，重建过去构型并评估动力学解体。
• 将相对分离度随时间的变化建模为时间的抛物函数，其中最小分离度表示最接近接近，可能对应喷射事件。
• 通过恢复已知双星和基准系统来验证该方法，确认其在检测非束缚关联方面的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用现有星表中的天体测量与距离约束，识别出包含超冷矮星的解体多恒星系统？
• RQ2 哪些运动学特征可将解体系统与长期存在的宽距双星或偶然对齐区分开来？
• RQ3 具有自行差异和过去近距离接近的系统是否表明低质量组分（如T型矮星或棕矮星）经历了动力学喷射？
• RQ4 该方法是否即使被喷射的组分并非主星或最亮星，也能检测到涉及UCDs的喷射事件？
• RQ5 候选系统的观测特性与双星-双星相遇或主序后解体的动力学模型预测结果相比如何？

主要发现

• 识别出一个包含UCD的候选解体四合星系统，其中UCD并非自行发散的组分。
• 发现两个候选解体双星系统：其中一个由T型矮星与白矮星组成，其自行幅度差异达约15σ，方向相近。
• 该T型矮星-白矮星系统约在1300年前曾相距约1400 AU以内，表明曾发生近距离遭遇。
• 第二个候选双星系统此前被认为处于束缚状态，但其自行差异达8σ，暗示动力学解体。
• 该方法成功恢复了已知的基准系统与多重星系统，证实其在识别非束缚关联方面的稳健性。
• 结果表明，盖亚（Gaia）数据与径向速度后续观测可能确认动力学解体，并实现对这些系统的三维运动学研究。