[论文解读] sdA in SDSS DR12 are Overwhelmingly Not Extremely Low-Mass (ELM) White Dwarfs

J. J. Hermes, Boris Gaensicke+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 23, 2017

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用 3

一句话总结

本研究分析了SDSS DR12中的2,675颗低温次巨星A型星（sdA），这些恒星最初被怀疑为极低质量（ELM）白矮星。通过径向速度变化、光度颜色和自行运动的分析，发现超过99%的sdA并非ELM白矮星，因为它们缺乏ELM形成所必需的短周期双星特征，表明它们很可能是A/F型星或其他光谱参数误判的演化恒星。

ABSTRACT

In a search for new white dwarfs in DR12 of the Sloan Digital Sky Survey, Kepler et al. (2016) found atmospheric parameters for thousands of objects with effective temperatures below 20,000 K and surface gravities between 5.5 < log(g) < 6.5. They classified these objects as cool subdwarfs -- sdA -- and speculated that many may be extremely low-mass (ELM) white dwarfs (helium-core white dwarfs with masses below 0.3 Msun). We present evidence -- using radial velocities, photometric colors, and reduced proper motions -- that the vast majority (>99%) of these objects are unlikely to be ELM white dwarfs. Their true identity remains an interesting question.

研究动机与目标

• 检验SDSS DR12中sdA恒星是否为质量小于0.3 M☉的极低质量（ELM）白矮星的假设。
• 研究sdA星族是否表现出短 timescale 的径向速度（RV）变化，这是形成ELM白矮星所必需的密近双星系统的特征。
• 将sdA的光度颜色与已知ELM白矮星进行比较，以评估其物理相似性。
• 澄清sdA星族的真实性质，该星族因光谱污染或信噪比低而被误判为低表面重力白矮星。

提出的方法

• 利用SDSS子光谱（每观测三次15分钟曝光）测量径向速度变化，以检测短周期轨道运动。
• 应用>3σ的统计阈值以识别显著的RV变化，这些变化表明存在致密双星系统。
• 使用光度颜色-颜色图（u-g, g-r, r-i, i-z）比较sdA与已知ELM白矮星的颜色分布。
• 计算并比较减少的自行运动，以评估空间运动学并推断半径。
• 使用已知ELM白矮星中轨道参数已解算的样本（n=30）作为比较基准。
• 优先考虑单晚内出现显著RV变化的天体，因为这特征属于周期小于1小时的超紧凑双星。

实验结果

研究问题

• RQ1 SDSS DR12中的sdA恒星是否表现出短周期径向速度变化，这与ELM白矮星预期的密近双星伴星一致吗？
• RQ2 sdA的光度颜色在颜色-颜色空间中与已确认的ELM白矮星相比如何？
• RQ3 sdA的减少自行运动是否表明其半径紧凑，与白矮星一致，还是更大半径，与主序星一致？
• RQ4 sdA星族中存在光谱误判的A/F型星，其表面重力因光谱污染而人为升高的可能性有多大？
• RQ5 sdA是否为合并ELM白矮星双星的残余物？其运动学和光度特性是否与此一致？

主要发现

• 在2,518颗具有可用子光谱的sdA中，仅有31颗（1.2%）表现出>3σ的径向速度变化，而已知ELM白矮星中这一比例为50%（15/30）。
• 在31颗变星中，仅有3颗在单晚内表现出显著的RV变化，且无一表现出ELM双星典型的高振幅速度（>200 km s⁻¹）。
• 无任何sdA在小于一小时的时间尺度上表现出RV变化，而这是最短周期ELM双星（如J0651+2844，周期12.75分钟）的典型特征。
• sdA在颜色-颜色图（u-g, g-r, r-i, i-z）中表现出显著的散布，而已知ELM白矮星则遵循紧密序列。
• sdA的大多数具有较低的减少自行运动，这与ELM白矮星或其合并残余物所预期的紧凑半径不一致。
• 本研究得出结论：超过99%的sdA星族并非ELM白矮星，其真实性质仍为未解之谜，可能包括因光谱误判而被误认为的A/F型星，或低金属丰度的晕星。