褐矮星的视差和自行测定及其相关物理性质研究

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褐矮星是亚恒星天体,内核没有稳定的氢燃烧,其质量一般在13至75倍木星质量之间。褐矮星内核的物理演化过程不同于行星和恒星,观测上我们根据褐矮星不同于行星和恒星的测光和光谱特征来区别、证认它们。根据褐矮星的光谱形态与特征谱线,它们可以被分为M、L、T和Y矮星。只有一部分晚型矮星是褐矮星,绝大部分的L矮星和全部T矮星以及目前已发现的Y矮星是褐矮星。这些暗冷天体很难观测,准确的距离数据非常稀缺。  褐矮星是连接最小质量的恒星和最大质量的行星的桥梁,通过褐矮星可以研究热行星大气模型、探索恒星初始质量函数的低质量端以及研究银河系演化历史等等。而且有三角视差测量的褐矮星对研究此类天体的基本物理性质和演化模型、大气模型极为重要。  用HughJones教授提供的2米全自动利物浦望远镜z波段7年的观测数据和RichardSmart教授提供的TOPP视差求解软件,我们求出了15颗L、T矮星的视差和自行。我们的z波段数据有严重的条纹,我们用利物浦官方网站提供的条纹图,用IRAFCCDPROC去除了条纹。去条纹后,我们用最大似然重心法CASUimcore软件求出了星象的重心位置。TOPP软件可以自动选择高信噪比的图像和参考星,根据2MASS、SDSS等星表将基础图像转变到理想坐标系。然后将所有图像与基础图像比较,把其他图像转换到基础图像坐标系。求解包含视差,自行和位置坐标的线性方程组,能够得到相对自行和视差,用星系模型根据视星等估算参考星的绝对星等进而得出参考星的视差,就能得到从相对到绝对视差的改正值。15颗中有三颗在文献中已有三角视差测量,把我们的结果与文献中的相比较,发现它们在1σ内基本上是相符的,其中12颗的三角视差是新数据。将我们的15颗L、T矮星的三角视差分别与测光距离相比较,发现三角视差与测光视差显现出强相关,两种数值基本上符合,但是测光视差有较大的弥散,由此看出三角视差的优越性。  我们对其中五颗L矮星的物理性质进行了一系列的分析。在光谱型-绝对星等图上并没有发现我们的任何L矮星是双星。通过对它们进行U、V、W运动学分析,我们发现它们很可能是位于薄盘上。通过在颜色-绝对星等图上比较五颗L矮星的观测的与模型的颜色、绝对星等,我们得出它们具有太阳金属丰度或比太阳金属丰度略高,其表面重力logg在5.0与5.5之间。它们的表面重力与金属丰度与银河系盘成分相符。从尘埃演化模型提供的2MASSK波段绝对星等与有效温度、质量等参数之间的关系,我们得出5颗L矮星的有效温度、光度、半径、重力、质量。同时,有三颗L矮星有光学和近红外的观测光谱,我们把观测光谱分别结合BSH06和BT-Dusty模型光谱组成两种热光谱,积分热光谱得到了热流量也即热光度(已有视差测量),然后应用斯特番-波尔兹曼律得到了它们的有效温度,用这种方法,我们得到了两个温度。比较同一目标星的三种温度,发现它们基本上是一致的,同时我们发现在低温端这三个温度之间的差别比在高温端略大。我们对三颗L1矮星的光谱进行了分析,比较它们光学波段的观测光谱和模型光谱,我们发现BSH06和BT-Dusty在预言温度、重力和金属丰度如何影响吸收线强弱时不一致,BSH06对温度的预言比BT-Dusty与观测更符合。  另外十颗L、T矮星的视差工作进行得比较晚,暂时没有对它们进行更多的分析。未来的工作中将会对它们进行与以上相似的分析,并对目前工作的不足之处做相应的改进:如,计算L、T矮星的UWV空间速度弥散,用完备的模型栅格拟合光谱和演化曲线。另外,根据已经测试的丽江2米4望远镜的位置精度,计划将来用2米4望远镜观测近邻明亮的晚型M矮星和L、T矮星。
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