[论文解读] The GSC-II-based survey of ancient cool white dwarfs I. The sample of spectroscopically confirmed WDs

D. Carollo, B. Bucciarelli+7 more|ArXiv.org|Oct 21, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 10

一句话总结

本研究基于GSC-II巡天，在北天1150平方度区域内针对高自行、暗弱天体，提出了一组新的、独立的41颗光谱确认的低温白矮星（WDs）样本。通过天体测量和测光筛选，再经光谱验证，该巡天共发现24颗新WD，从而通过亮度函数分析，改进了对晕WD空间密度及厚盘与晕年龄的约束。

ABSTRACT

The GSC-II white dwarf survey was designed to identify faint and high proper motion objects, which we used to define a new and independent sample of cool white dwarfs. With this survey we aim to derive new constraints on the halo white dwarf space density. Also, these data can provide information on the age of thick disk and halo through the analysis of the luminosity function. On the basis of astrometric and photometric parameters, we selected candidates with mu > 0.28 as/yr and R_F > 16 in an area of 1150 square degrees. Then, we separated white dwarfs from late type dwarfs and subdwarfs by means of the reduced proper motion diagram. Finally, spectroscopic follow-up observations were carried out to confirm the white dwarf nature of the selected candidates. We found 41 white dwarfs of which 24 are new discoveries. Here we present the full sample and for each object provide positions, absolute proper motions, photometry, and spectroscopy.

研究动机与目标

• 在银河晕和厚盘中识别一组新的、独立的古老低温白矮星（WDs）样本。
• 改进对晕白矮星空间密度的约束，这是重子暗物质争论中的关键组成部分。
• 通过亮度函数分析，增强对稀有低温WDs的统计样本，以确定厚盘与晕的年龄。
• 利用从自行推导出的运动学特性，区分晕与厚盘WDs。

提出的方法

• 利用基于帕洛玛和英澳施密特望远镜底片的指南星星表II（GSC-II）的多历元测光与天体测量数据。
• 在覆盖约1150 deg²的32个高银纬区域中，选择自行μ ≥ 0.28 arcsec yr⁻¹ 且 R_F ≥ 16 mag 的候选体。
• 应用归一化自行光度图（RPM图）以区分白矮星与晚型矮星及亚矮星。
• 使用TNG、威廉·赫歇尔望远镜和伊萨克·牛顿望远镜进行光谱后续观测，以确认白矮星性质。
• 通过光谱特征（如DA、DC、DZ、DQ）对白矮星进行分类，并与SDSS、2MASS及吕滕星表进行交叉匹配。
• 在后续分析中，利用运动学特性与测光数据，区分厚盘与晕白矮星。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河晕中古老低温白矮星的空间密度是多少？如何实现独立约束？
• RQ2 如何利用低温白矮星的亮度函数来估算厚盘与晕组分的年龄？
• RQ3 在GSC-II中，高自行、暗弱天体中有多少比例是真实的白矮星？其中有多少是新发现的？
• RQ4 能否通过自行推导出的运动学特性可靠地区分厚盘与晕白矮星群体？

主要发现

• 该巡天共识别出41颗光谱确认的白矮星，其中24颗为新发现。
• 样本包括17颗DC（无特征）白矮星、19颗DA（富含氢）白矮星，以及两颗具有碳特征或磁场的特殊天体。
• 两对双星系统表现出复合光谱，表明存在红矮星伴星；另有三对为未分辨的双白矮星，其中一对为磁性DA + 大质量DC双星。
• 识别出两对具有共同自行的白矮星双星：LHS 5023 + LHS 5024 和 LP 642-52 + LP 642-53。
• 一颗白矮星 GSC2U J131147.2+292348 是目前已知最冷的碳丰度白矮星，温度为5120 K，接近DQ白矮星的理论截止温度。
• 样本中仅有5颗白矮星曾列于SDSS低温白矮星样本中，12颗在维拉诺瓦星表中被发现，证实了该样本的新颖性与独立性。