[论文解读] Southern Infrared Proper Motion Survey I: Discovery of New High Proper Motion Stars From First Full Hemisphere Scan

N. R. Deacon, N. C. Hambly+1 more|ArXiv.org|Dec 6, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 20被引用 51

一句话总结

本研究首次利用2MASS和SuperCOSMOS I波段数据，开展了广角红外自行测量调查，以识别邻近的低质量恒星和棕矮星。该研究发现了72个高自行天体，包括SIPS1259-4336，其三角视差为276±41毫角秒（3.62±0.54秒差距），并证明了红外巡天在发现光学巡天遗漏的暗淡、寒冷矮星方面的强大能力。

ABSTRACT

We present the first results from the Southern Infrared Proper Motion Survey. Using 2 Micron All Sky Survey data along with that of the SuperCOSMOS sky survey we have been able to produce the first widefield infrared proper motion survey. Having targeted the survey to identify nearby M, L and T dwarfs we have discovered 72 such new objects with proper motions greater than 0.5''/yr with 10 of these having proper motions in excess of 1''/yr. The most interesting of these objects is SIPS1259-4336 a late M dwarf. We have calculated a trigonometric parallax for this object of $π= 276 \pm 41$ milliarcseconds yielding a distance of $3.62\pm0.54$pc. We have also discovered a common proper motion triple system and an object with a common proper motion with LHS 128. The survey completeness is limited by the small epoch differences between many 2MASS and UKI observations. Hence we only recover 22% of Luyten objects with favourable photometry. However the Luyten study is itself unquantifiably incomplete. We discuss the prospect of enhancing the survey volume by reducing the lower proper motion limit.

研究动机与目标

• 通过红外自行巡天识别邻近的M、L和T型矮星，此类方法比光学巡天更有效地探测红色、寒冷天体。
• 克服以往基于光学的自行巡天（如吕滕半弧秒星表）的局限性，后者在南天区不完整，且会遗漏红色、暗淡天体。
• 通过利用2MASS的近红外测光数据（J、H、Ks波段）和SuperCOSMOS的光学I波段数据，提升对低质量恒星和棕矮星的探测能力。
• 评估巡天的完备性，并量化由于测地基线、测光筛选和密集星场导致的偏差，特别是在银河平面附近。
• 为未来采用更低自行阈值的巡天奠定基础，以提高对超冷矮星的空间体积密度和空间分布的估计。

提出的方法

• 将2MASS点源星表数据（J、H、Ks波段）与SuperCOSMOS I波段底片数据结合，构建双 epoch 的天体测量与测光数据集。
• 选取J星等亮于16等的2MASS天体，轴比小于1.4以排除拉长或重叠源，并排除|b| < 15°区域以避免银河平面密集星场的影响。
• 在J-H与H-Ks颜色-颜色图上应用颜色-颜色筛选，预选可能为M、L或T型矮星的候选体，区域依据已知光谱类型定义。
• 采用1角秒的运动阈值识别高自行天体，通过比较2MASS与I波段底片上的位置差异检测运动。
• 通过模拟估算探测完备性，建模基于天区面密度和邻近亮星距离的源星探测概率。
• 通过结合2MASS探测概率与SuperCOSMOS去混淆能力及天体测量质量指标，计算各场的面积完备性。

实验结果

研究问题

• RQ1 广角红外自行巡天是否能比光学巡天更有效地探测邻近的M、L和T型矮星？
• RQ2 本巡天在探测吕滕半弧秒星表中已知高自行恒星方面的完备性如何？
• RQ3 测地基线、测光筛选和图像混淆如何影响高自行天体的恢复？
• RQ4 在考虑本巡天探测偏差的前提下，邻近超冷矮星的真实空间密度和光度函数是多少？
• RQ5 是否能为新发现的高自行天体测量三角视差，以确定其距离并确认其邻近性？

主要发现

• 本巡天发现了72个新发现的高自行天体（μ > 0.5″/yr），其中10个μ > 1″/yr，显著扩展了邻近冷矮星的样本。
• SIPS1259-4336被识别为一颗晚期M型矮星，其三角视差为276 ± 41毫角秒，对应距离为3.62 ± 0.54秒差距，是目前已知最邻近的M型矮星之一。
• 发现了一个共同自行的三合星系统，以及LHS 128的一颗伴星，表明在邻近恒星中存在多星系统。
• 仅22%的吕滕星表中具有有利测光特性的天体被成功恢复，原因在于2MASS与UKST观测之间的时间基线过短，导致自行基线受限。
• 本巡天的完备性受限于天体测量和测光筛选，各场的面积完备性因密集星场和亮星污染而异。
• 本研究证明，基于红外的自行巡天对探测光学巡天遗漏的红色、暗淡和寒冷天体至关重要，尤其在南天区。