[论文解读] What's the nature of sdA stars?

Ingrid Pelisoli, S. O. Kepler+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 18, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本文研究了sdA恒星——具有次主序表面重力（log g ≈ 5.0–6.5）但呈现A型光谱特征的白矮星候选体——的本质，发现它们很可能是极端低质量（ELM）白矮星群体的低温延伸，而非主序A型星。光谱测定的log g值可能因模型局限性而被高估，若假设ELM恒星半径，则其颜色、距离和速度与银盘星族一致，尽管在SDSS子光谱中尚未检测到径向速度变化。

ABSTRACT

White dwarfs with log g lower than 7.0 are called Extremely Low Mass white dwarfs (ELMs). They were first found as companions to pulsars, then to other white dwarfs and main sequence stars (The ELM Survey: 2010 to 2016), and can only be formed in interacting binaries in the age of the Universe. In our SDSS DR12 white dwarf catalog (Kepler et al. 2016), we found a few thousand stars in the effective temperature and surface gravity ranges attributed to ELMs. We have called these objects sdAs, alluding to their narrow hydrogen line spectra showing sub-main sequence log g. One possible explanation for the sdAs is that they are ELMs. Increasing the ELMs sample would help constrain the number of close binaries in the Galaxy. Interestingly, if they turn out to be A stars with an overestimated log g, the distance modulus would put these young stars in the Galaxy's halo.

研究动机与目标

• 解决SDSS DR12中发现的sdA恒星——具有A型光谱和次主序log g——的本质问题。
• 确定sdA恒星是log g被高估的主序A型星，还是极端低质量（ELM）白矮星。
• 评估sdA恒星的观测颜色、自行和速度是否与ELM或A型星一致。
• 评估模型不确定性（如金属丰度、氦丰度、碰撞展宽）对log g测定的影响。

提出的方法

• 使用具有太阳丰度的氢主导大气模型，对SDSS DR12光谱（T_eff: 8000–20,000 K，log g: 3.5–8.0）进行光谱拟合。
• 利用SDSS ugriz和GALEX FUV/NUV星等进行测光分析，以校正消光并评估颜色。
• 使用颜色-颜色图（u-g vs. g-r 和 fuv-nuv vs. nuv-g）将sdA与已知ELM和A型星进行比较。
• 利用SDSS和APOP星表数据估算自行和速度，以检验其属于银盘还是银晕星族。
• 将SDSS子光谱中观测到的径向速度变化与ELM双星的预期值（中位半振幅~220 km/s）进行比较。
• 对冷却氢线中的碰撞展宽效应进行建模，尽管由于缺乏严格计算，尚未完全实现。

实验结果

研究问题

• RQ1 sdA恒星是主序A型星且log g被高估，还是极端低质量（ELM）白矮星？
• RQ2 为何sdA恒星尽管光谱测定的log g > 5.0，其颜色却与低log g天体一致？
• RQ3 sdA恒星的运动学特性（自行、速度）是否支持其属于银盘或银晕星族，且这一结论如何依赖于所假设的半径？
• RQ4 为何在SDSS子光谱中未检测到sdA恒星的径向速度变化，尽管ELM双星预期存在此类变化？
• RQ5 模型不确定性（如金属丰度、氦丰度、碰撞展宽）在多大程度上影响sdA恒星的log g测定？

主要发现

• sdA样本（1010个天体）的颜色比已知ELM更冷，提示可能存在尚未被探测到的低温ELM群体。
• 尽管光谱测定的log g > 5.0，sdA在颜色-颜色图中仍位于log g = 5.0模型线之下，表明log g可能被高估。
• 若假设主序恒星半径，sdA的距离和速度不一致，许多天体位于银晕中，表现出与已知恒星群体不一致的高速度。
• 若假设ELM半径（小20倍），则距离和速度与薄盘和厚盘分布一致，支持ELM假说。
• SDSS子光谱中未检测到径向速度变化，可能是因为信噪比低和观测时间短，而非双星运动的缺失。
• 模型不确定性——尤其是未考虑的氦丰度和碰撞展宽效应——可能对log g的高估有贡献，从而削弱了A型星假说。