[论文解读] Photometric brown-dwarf classification. II. A homogeneous sample of 1361 L and T dwarfs brighter than J = 17.5 with accurate spectral types

N. Skrzypek, S. J. Warren+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 27, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 97被引用 27

一句话总结

本文基于SDSS、UKIDSS和WISE的多波段测光（izYJHKW1W2），利用光谱型分类法（photo-type method）对1361个J = 17.5亮于的L和T型棕矮星进行了同质样本分析，实现了亚型级别的光谱分类精度。该样本在L0–T8范围内具有高度完整性，污染率低，早期L型存在轻微偏差，原因在于特殊蓝色L型棕矮星被误分类为晚期M型。

ABSTRACT

We present a homogeneous sample of 1361 L and T dwarfs brighter than J = 17.5 (of which 998 are new), from an effective area of 3070 deg2, classified by the photo-type method to an accuracy of one spectral sub-type using izYJHKW1W2 photometry from SDSS+UKIDSS+WISE. Other than a small bias in the early L types, the sample is shown to be effectively complete to the magnitude limit, for all spectral types L0 to T8. The nature of the bias is an incompleteness estimated at 3% because peculiar blue L dwarfs of type L4 and earlier are classified late M. There is a corresponding overcompleteness because peculiar red (likely young) late M dwarfs are classified early L. Contamination of the sample is confirmed to be small: so far spectroscopy has been obtained for 19 sources in the catalogue and all are confirmed to be ultracool dwarfs. We provide coordinates and izYJHKW1W2 photometry of all sources. We identify an apparent discontinuity, $Δ$m $\sim$ 0.4 mag., in the Y-K colour between spectral types L7 and L8. We present near-infrared spectra of nine sources identified by photo-type as peculiar, including a new low-gravity source ULAS J005505.68+013436.0, with spectroscopic classification L2{$γ$}. We provide revised izYJHKW1W2 template colours for late M dwarfs, types M7 to M9.

研究动机与目标

• 创建一个覆盖L0至T8光谱型的大型、同质L和T型棕矮星样本，用于统计群体研究。
• 克服以往样本的局限性，这些样本存在不完整、偏向早期类型或光谱不完整的问题。
• 验证光谱型分类法（photo-type method）在无需光谱学数据的情况下对极冷矮星进行精确分类的可行性。
• 量化样本的完整性与污染率，以支持对L/T型棕矮星群体的稳健统计分析。
• 通过测光SED拟合识别稀有类型、异常源及候选双星。

提出的方法

• 将SDSS（i, z）、UKIDSS（Y, J, H, K）和WISE（W1, W2）的测光数据结合，应用于3070 deg²的天区，应用光谱型分类法。
• 将候选源的观测SED与基于光谱分类的L/T型棕矮星模板SED（经多项式拟合）进行比较。
• 通过卡方最小化方法实现亚型级别的光谱分类，达到±1个亚型的均方根精度。
• 利用多波段色指数空间（如Y–K）检测异常源和候选双星，方法基于SED拟合质量下降。
• 基于改进的校准和文献数据，重新校准M7–M9型M型棕矮星的模板色指数。
• 通过19个源的光谱验证结果，确认所有源均为极冷矮星，并评估污染水平。

实验结果

研究问题

• RQ1 光谱型分类法（photo-type）在L0–T8全序列中的完整性和可靠性如何？
• RQ2 样本的完整性如何随光谱型变化？早期L型受哪些偏差影响？
• RQ3 光谱样本中非极冷矮星（如M型棕矮星、类星体）的污染水平如何？
• RQ4 L/T型棕矮星的SED中是否存在与光谱型过渡相关的内在测光不连续性？
• RQ5 光谱型分类法能否可靠识别异常或低重力源及候选未分辨双星？

主要发现

• 样本包含1361个L和T型棕矮星（1281个L型，80个T型），其中998个为新发现，且在L0–T8范围内J = 17.5的极限下完整性达97%。
• 早期L型存在3%的轻微不完整性偏差，原因在于特殊蓝色L4及更早的棕矮星被误分类为晚期M型。
• 当红、可能为年轻状态的晚期M型棕矮星被误分类为早期L型时，出现过完整性现象。
• 污染率被证实较低：19个经光谱确认的源均为极冷矮星。
• 在L7与L8型之间，Y–K色指数中观察到约Δm ≈ 0.4 mag.的明显测光不连续性。
• 对9个异常源进行了光谱观测，其中包括一颗新发现的低重力L2 γ型棕矮星，ULAS J005505.68+013436.0。