HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H$_2$O 1.4 $μ$m absorption band: I. A census of substellar and planetary mass objects
Massimo Robberto, Mario Gennaro, Maria Giulia Ubeira Gabellini, Lynne A. Hillenbrand, Camilla Pacifici, Leonardo Ubeda, Morten Andersen, Travis Barman, Andrea B… 展开作者
Massimo Robberto, Mario Gennaro, Maria Giulia Ubeira Gabellini, Lynne A. Hillenbrand, Camilla Pacifici, Leonardo Ubeda, Morten Andersen, Travis Barman, Andrea Bellini, Nicola Da Rio, Selma E. de Mink, Giuseppe Lodato, Carlo Felice Manara, Imants Platais, Laurent Pueyo, Giovanni M. Strampelli, Jonathan C. Tan, Leonardo Testi
备注：
Accepted for publication in the Astrophysical Journal. The resolution of several figures has been downgraded to comply with the size limit of arXiv submissions
为了获得恒星和亚恒星人口的完整普查，在$\sim1$ Myr古老的猎户座星云星团中，我们使用了哈勃太空望远镜的宽视场相机3的红外通道，带有F139 M和F130 N滤波器。这些带通对应于$1.4 μ$ m H $_2$ O吸收特征和相邻的无线连续区。在探测到的$4,504$源中，$3,352$（约$75\%$）在F130 N滤光片中比m $_{130}=14$（织女星）更暗，亮度对应于$\sim 1$ Myr处的氢燃烧极限质量（M $\simeq 0.072 M_\odot$）。然而，其中只有$742$源具有负的F130 M-139 N色指数，表明吸收中存在H $_2$ O蒸气，因此可以被分类为真正的M和L矮星，有效温度T $\lesssim 2850$ K在假定的$1$ Myr星系团年龄。在我们的色星等图上，这个具有H $_2$ O吸收的源群与具有正F130 M-F139 N色指数的高度变红的恒星和星系的较大背景群明显不同，并且可以追溯到我们调查的灵敏度极限m $_{130}\simeq 21.5$，对应于$1$ Myr老$\simeq 3 $ M $_{Jup}$，行星质量的物体在大约2个星等的视觉消光下。预测$1, 2$和$3$ Myr（下至$\sim 1 $ M $_{Jup}$）的亚恒星等时线的BT-Settl族理论模型未能再现在M $\lesssim 20 $ M $_{Jup}$处观测到的H $_2$ O色指数。我们进行贝叶斯分析，以确定我们的样本中的每个亚恒星成员的消光，质量和有效温度，以及其成员概率。
英文摘要：
In order to obtain a complete census of the stellar and sub-stellar population, down to a few M$_{Jup}$ in the $\sim1$ Myr old Orion Nebula Cluster, we used the infrared channel of the Wide Field Camera 3 of the Hubble Space Telescope with the F139M and F130N filters. These bandpasses correspond to the $1.4 μ$m H$_2$O absorption feature and an adjacent line-free continuum region. Out of $4,504$ detected sources, $3,352$ (about $75\%$) appear fainter than m$_{130}=14$ (Vega mag) in the F130N filter, a brightness corresponding to the hydrogen-burning limit mass (M$\simeq 0.072 M_\odot$) at $\sim 1$ Myr. Of these, however, only $742$ sources have a negative F130M-139N color index, indicative of the presence of H$_2$O vapor in absorption, and can therefore be classified as bona-fide M and L dwarfs, with effective temperatures T$\lesssim 2850$ K at an assumed $1$ Myr cluster age. On our color-magnitude diagram, this population of sources with H$_2$O absorption appears clearly distinct from the larger background population of highly reddened stars and galaxies with positive F130M-F139N color index, and can be traced down to the sensitivity limit of our survey, m$_{130}\simeq 21.5$, corresponding to a $1$ Myr old $\simeq 3 $M$_{Jup}$, planetary mass object under about 2 magnitudes of visual extinction. Theoretical models of the BT-Settl family predicting substellar isochrones of $1, 2$ and $3$ Myr (down to $\sim 1 $M$_{Jup}$) fail to reproduce the observed H$_2$O color index at M$\lesssim 20 $M$_{Jup}$. We perform a Bayesian analysis to determine extinction, mass and effective temperature of each sub-stellar member of our sample, together with its membership probability.
The Montreal Open Clusters and Associations (MOCA) Database: A Census of Nearby Associations, Open Clusters, and Young Substellar Objects within 500 pc of the Sun
Planétarium de Montréal, Espace pour la Vie（蒙特利尔天文馆，生命空间）；Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal（特罗蒂尔系外行星研究所，蒙特利尔大学）；Department of Astrophysics, American Museum of Natural History（天体物理系，美国自然历史博物馆）；Department of Astronomy, Columbia University（天文学系，哥伦比亚大学）；School of Physical Sciences, The Open University（物理科学学院，开放大学）
Spectroscopy of Very Low Mass Stars and Brown Dwarfs in the Lambda Orionis Star Forming Region. I. Enlarging the census down to the planetary mass domain in Collinder 69
虽然对于低质量恒星的形成有一个普遍接受的演化方案，但当质量下降到棕矮星时，类似的过程还没有得到很好的理解。在这第一篇论文中，我们试图建立最完整和公正的光谱证实的人口普查的科林斯69，中央集群的猎户座λ恒星形成区域，作为第一步，在解决问题的褐矮星和行星质量的物体如何形成。我们已经研究了年龄相关的功能，在光学和近红外光谱的候选成员的集群（如碱线和吸积相关的指标）。此外，我们还对其他青年指标进行了分析，如X射线发射或中红外线过量。我们已经确认了\sim 90个测光候选成员中的Collinder 69的成员资格。作为一个副产品，我们已经确定了年轻的M，非常低质量的恒星和褐矮星的温度范围。我们已经组装了一个最完整的初始质量函数从0.016至20 M \odot。最后，我们研究了已确认成员的空间分布对棕矮星形成机制的影响。
HST astrometry in the Orion Nebula Cluster: census of low-mass runaways
我们提出了一个目录的猎户座星云团（ONC）的高精度自行，根据财政部计划的观测与哈勃太空望远镜（HST）的ACS/WFC相机。我们的星表包含2，454个在$14.2<m_{\rm F775W}<24.7$星等范围内的天体，因此探测了ONC的恒星质量，从$\sim$ 0.4 $M_\odot$到$\sim$ 0.02 $M_\odot$，面积为$\sim$ 550弧分$^2$。我们提供了一些内部的速度色散估计的ONC表明一个弱的恒星位置和质量的依赖。尽管几乎所有的速度色散估计（包括我们在$σ_{v,x}=0.94$和$σ_{v,y}=1.25$ mas yr $^{-1}$上的估计）都可能受到猎户座A年轻恒星星族重叠的影响，但它们与已发表的速度色散估计非常一致。我们根据HST和Gaia DR 2数据确定了4个新的ONC候选逃逸体，它们的质量都小于$\sim$ 1 $M_\odot$。已知的候选逃逸源的总数是10个-这是在银河系任何疏散星团中发现的最大样本之一。令人惊讶的是，它们中没有一个的切向速度超过20 km s $^{-1}$。如果它们中的大多数确实起源于ONC，那么可能会迫使重新检查非常年轻的星团中的动力学过程。看起来ONC的质量功能并不受丢失的失控物的显著影响。
HST survey of the Orion Nebula Cluster in the H$_2$O 1.4 $μ$m absorption band: II. The substellar IMF down to planetary masses
我们利用哈勃太空望远镜探测低质量恒星、棕矮星和行星质量天体大气中近红外水吸收的能力，创建一个非常纯净的猎户座星云团（ONC）成员样本，不受缺乏水吸收的背景恒星和星系污染的影响。由于这些数据，我们推断出ONC的初始质量函数（IMF）在$0.005 - 1.4$ M $_{\odot}$制度，即下降到几个木星质量。ONC的年轻年龄，$\sim1$ Myr，提供了一个快照的结果，恒星形成的现代条件（金属丰度，温度，压力）的典型银河系盘分子云。我们证明，ONC的IMF是很好地描述了一个对数正态函数或破幂律，与规范的Chabrier或Kroupa形式的银河系磁盘IMF的参数值定性一致。这种质量分布的连续性提供了线索，说明同样的物理过程可能正在调节恒星、褐矮星和行星质量物体的形成。这两种典型的IMF形式都低估了观测到的极低质量成员的数量（低于$0.1$ M $_\odot$），我们的数据允许更精确的约束。然而，我们没有观察到棕矮星或行星质量体系的上升或第二峰。因此，我们的研究与基于宽波段近红外地基测光的发现相矛盾，后者预测了极高数量的自由浮动行星，但可能受到不明背景污染的影响。
From 1000 AU to 1000 pc: high proper-motion stars in the solar neighbourhood, radio sources in the sigma Orionis cluster, and new X-ray stars surrounding Alnilam
Spectroscopy of brown dwarf candidates in IC 348 and the determination of its substellar IMF down to planetary masses
上下文棕矮星代表了我们银河系中相当大的一部分恒星成分，并占据了恒星和行星质量制度之间的过渡。但是，对于这些组织的形成过程，没有达成一致意见。目标。我们对年轻的邻近星系团IC 348进行了一次大规模的调查，以揭示其低质量的褐矮星人口，并研究亚恒星区域的星系团性质。方法.使用加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）的MegaCam和WIRCam拍摄的深光学和近红外图像用于选择光度候选成员。对大部分候选人进行了光谱跟踪，以评估他们的年轻程度和成员资格。结果我们通过光谱确认了IC 348星系团的16个新成员，其中包括13颗褐矮星，这对该星系团的亚恒星普查做出了重大贡献，而以前只知道30颗褐矮星。新成员中有五个具有L0光谱类型，这是迄今为止在该集群中发现的最新类型的对象。在300万年前，演化模型估计这些褐矮星的质量约为木星的13倍。结合新成员和以前的星团普查，我们构建了IMF完整的13个木星质量。结论. IC 348的IMF很好地拟合了对数正态函数，与其他年轻星团相比，我们没有看到质量函数变化到行星质量的证据。
A candidate planetary-mass object with a photoevaporating disk in Orion
在这项工作中，我们报告发现了一个具有光蒸发原行星盘的候选行星质量物体，Probridd 133-353，它位于猎户座星云团（ONC）中心的大质量恒星$θ^{1}$ Ori C附近。已知该天体有远离$θ^{1}$ Ori C的延伸发射，表明正在进行的外部光蒸发。我们的近红外光谱数据表明，Propherd 133-353的中心来源是亚恒星（$\sim$ M9.5），质量可能小于13木星质量，年龄小于50万年。Prod 133-353的X射线光度与恒星光度的比值与ONC中其他年轻恒星相似，恒星光度也相似，自行与已确认的ONC成员的平均自行相似。我们认为，Prod 133-353是在$θ^{1}$ Ori C附近的一个非常低质量的尘埃云中形成的，作为第二代恒星形成，这可以解释它的年轻年龄和盘的存在。
Discovery of a Highly Unequal-Mass Binary T Dwarf with Keck Laser Guide Star Adaptive Optics: A Coevality Test of Substellar Theoretical Models and Effective Temperatures
（节略）在野外棕矮星中，质量比高度不等的双星是很罕见的，已知的统计数据是q^（4.9+/-0.7）。然而，这样的系统可以测试的联合精度的演变和大气模型，在coevality的约束下（“等时线测试”）。我们使用目前已知的两个最极端的亚星双星，T1+T6 \eps Ind Bab双星和新发现的0.14”T2.0+T7.5双星，2 MASS 1209- 10 AB进行了这项测试。根据H-R图上各组分的位置，模型成功地表明这些系统是同时代的，内部年龄差分别为log（年龄）= 0.5{+0.4}{-0.3}和-0.8+/-1.3 dex。然而，从H-R图推导出的\eps Ind Bab的总质量（~80 Mjup）与报道的动力学质量不一致。这个问题，这是独立的假设年龄的系统，可以解释为一个~50-100 K的系统误差，在模型大气拟合;使两个质量测定一致导致推断年龄~6 Gyr的\eps Ind系统，比以前假设的。总的来说，这里研究的两个T矮星双星，以及最近在年龄和质量基准系统中T矮星的结果，在演化模型和/或模型大气中产生小（~100 K）误差的证据，但不是显着更大。最后，2 MASS 1209-10AB的二进制性质降低了其作为主要T3近红外光谱分型标准的实用性;我们建议SDSS 1206+28作为替代品。
Candidate free-floating super-Jupiters in the young sigma Orionis open cluster
在猎户座σ疏散星团中发现了自由漂浮的亚恒星候选者，其估计的理论质量低至约5个木星质量。随着与行星质量域重叠的增加，这些物体如何形成的问题变得重要。确定它们的数量密度以及是否存在质量截止极限对于了解它们的形成至关重要。我们建议在集群中寻找质量较低的物体，并确定低质量下质量函数的形状。使用新的和（重新分析的）已发表的IZJHKs[3.6]-[8.0]波段数据，面积为840弧分2，我们根据它们的预期星等和颜色，在J=19.5-21.5等范围内搜索LT型星团成员候选者。除了恢复T型天体S Ori 70和其他两个已知天体外，我们还发现了三个新的星团候选成员，S Ori 72-74，J=21等，距离星团中心12弧分以内。它们的理论质量为4（-2，+3）M_Jup，是太阳系外通过直接成像探测到的质量最小的自由漂浮天体之一。档案斯皮策[3.6]-[5.8]波段图像中的测光推断，S Ori 72是L/T过渡候选者，S Ori 73是T型候选者，遵循中红外预期的集群序列。最后，测光质量较低的L型候选星S Ori 74位于猎户座σ的一颗恒星成员的11.8角秒（~4250 AU）处，可能是一颗伴星。在完成J=21.1等的污染校正后，我们估计在6-4 M_Jup的质量区间内仍有0到2个星团成员。我们的结果表明，在低于~6木星质量的亚恒星质量谱中可能有一个周转，这可以通过更广泛和更深入的光度测量来进一步研究。
The TEMPO Survey I: Predicting Yields of the Transiting Exosatellites, Moons, and Planets from a 30-day Survey of Orion with the Nancy Grace Roman Space Telescope
Pre-main Sequence B Stars Surrounding the Orion Nebula
Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）；Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Laboratório Nacional de Astrofísica（国家天体物理实验室）；Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)（丰代桑塔纳州立大学）；Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯州联邦技术教育中心）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）；CONICET-UNCuyo（阿根廷国家科学研究委员会/门多萨国立大学联合研究所）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas（阿根廷国家科学研究和技术委员会）
The 3-D Kinematics of the Orion Nebula Cluster: NIRSPEC-AO Radial Velocities of the Core Population
年轻的，仍在形成的星团内的恒星和亚恒星种群的运动学和动力学提供了有价值的信息，约束理论的形成机制。利用Keck II NIRSPEC+AO数据，我们测量了猎户座星云团（ONC）核心4'以内56个低质量源的径向速度。我们还重新测量了SDSS/APOGEE观测到的172个源的径向速度。将这些数据与使用$HST$ ACS/WFPC 2/WFC 3 IR和Keck II NIRC 2测量的自行相结合，创建具有所有三个速度分量的135个源的样本。测得的速度在所有三个分量中均符合正态分布。我们测量了（$σ_{v_α}$，$σ_{v_δ}$，$σ_{v_r}$）=（$1.64\pm0.12$，$2.03\pm0.13$，$2.56^{+0.16}_{-0.17}$）km s $^{-1}$的内禀速度频散.我们计算出的内禀速度弥散分布在切向方向上与Da Rio等人（2014）的动力学平衡模型一致，但在视线方向上不一致，这可能表明ONC的核心尚未维里化，可能需要非球形势来解释观测到的速度弥散分布。我们还观察到一个轻微的伸长沿南北方向以下的灯丝，这已经在以前的文献中进行了很好的研究，并在视线的切线速度方向的伸长率。这些三维运动学将有助于建立大质量星系团形成和早期演化的现实模型。
