[论文解读] Optical Spectroscopy of DENIS Mini-survey Brown Dwarf Candidates

C. G. Tinney, X. Delfosse+2 more|arXiv (Cornell University)|May 25, 1998

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 6

一句话总结

本研究对DENIS微型调查中的八颗低温棕矮星候选体进行了光学光谱观测（6500–9200≊ring;），验证了基于红外数据推导的光谱型的可靠性，并将光谱序列延伸至所提出的L型类别。关键发现为：不包含尘埃消光但包含分子凝聚与重力沉降的模型能更准确地再现观测光谱，表明尘埃沉降在L型棕矮星大气中起关键作用，而强K I和CrH/FeH特征可作为有效温度的诊断工具。

ABSTRACT

We present optical (6500-9200A) spectroscopy of eight cool dwarfs detected in a 231 square degree ``Mini-survey'' of the Deep NEar Infrared Survey (DENIS) data. We are able to confirm that the spectral types derived from the Mini-survey infrared spectroscopy are meaningful. We provide a spectral sequence which extends beyond the M-dwarf range and into the proposed ``L'' class of dwarfs. The dominant spectral features in the optical for these L-type dwarfs are resonance lines of Cs I and molecular band heads of CrH and FeH. The other dominant feature in these L-type spectra is a broad 600A absorption dip centered on 7700A, which we identify with extremely strong (equivalent width $\sim$ several hundred A) absorption associated with the 7664,7698A resonance doublet of K I. We find that model atmospheres which include the effects of molecular condensation without dust opacity (to simulate rapid gravitational settling of dust grains) produce significantly better agreement with observed optical spectra for L-type dwarfs, than models including dust opacity. This suggests gravitational settling of dust grains plays an important role in L-dwarf photospheres. The extreme strength of the K I resonance doublet, and disappearance of TiO and VO, and the consequent dominance of CrH and FeH in L-dwarf spectra offer considerable prospects as sensitive effective temperature diagnostics, even at low spectral resolution.

研究动机与目标

• 通过光学光谱验证基于红外数据推导的低温矮星光谱型的可靠性。
• 表征L型棕矮星在M型矮星范围之外的光学光谱特征。
• 评估尘埃消光与重力沉降在塑造L型棕矮星大气光谱中的作用。
• 在低分辨率光谱中识别有效温度的稳健光学诊断工具。

提出的方法

• 对DENIS微型调查中的八颗低温矮星获取了光学光谱（6500–9200≊ring;）。
• 将观测光谱与包含或不包含尘埃消光的模型大气进行比较。
• 在模型大气中引入分子凝聚与重力沉降效应。
• 识别关键光谱特征，如Cs I、CrH、FeH及K I共振双线。
• 通过等效宽度测量与光谱形态评估模型拟合效果。
• 利用低分辨率光学数据，测试强吸收特征的诊断潜力。

实验结果

研究问题

• RQ1 DENIS微型调查中棕矮星候选体的红外推导光谱型是否经得起光学光谱验证？
• RQ2 L型棕矮星在M型矮星范围之外的主导光学光谱特征是什么？
• RQ3 包含与不包含尘埃消光的模型大气与观测到的L型棕矮星光谱相比如何？
• RQ4 尘埃颗粒的重力沉降在多大程度上影响L型棕矮星的观测光学光谱？
• RQ5 在低分辨率下，K I、CrH与FeH等强光学特征能否作为有效温度的诊断工具？

主要发现

• 基于红外数据推导的光谱型通过光学光谱得到证实，具有实际意义。
• 利用光学数据建立了延伸至所提出的L型类别的光谱序列。
• 7700≊ring;处的吸收凹陷被识别为极强的K I共振双线，等效宽度约数百≊ring;。
• 不包含尘埃消光但包含尘埃颗粒重力沉降的模型大气与观测光谱的拟合显著更优。
• TiO与VO特征的消失，结合强CrH与FeH带状头，表明大气化学已过渡至L型棕矮星特征。
• K I双线的极端强度以及CrH/FeH特征的主导地位，为L型棕矮星提供了强有力的、低分辨率的有效温度诊断工具。