Extreme Milky Way populations : from the substellar regime to the outer components

Abstract

We present here the study of the properties of two different populations of our Galaxy: the very low-mass stellar and substellar regime of ultracool dwarfs and the halo stellar population. For the ultracool dwarfs, we follow the same approach as in our previous investigations presented in Carnero Rosell et al. (2019), dal Ponte et al. (2020) using the first data release of the Dark Energy Survey. Our past work resulted in two important catalogs: 11,745 ultracool dwarf candidates and 264 wide binary and multiple system candidates involving at least one ultracool dwarf. Here we present the revision and an update of the method to search for and characterize ultracool dwarfs. We obtain a sample of 19,583 ultracool dwarf candidates brighter than z ≤ 23 selected from the Dark Energy Survey second data release matched to VHS DR6, VIKING DR5 and AllWISE covering ∼ 4,800 deg2 in the Southern Hemisphere. The ultracool candidates were first pre-selected based on their (i-z), (z-Y), and (Y-J) colors. They were further classified using a method that compares their optical, near-infrared and mid-infrared colours against templates of M, L and T dwarfs. 14,099 objects are presented as new L and T candidates and the remaining objects are from the literature, including 5,342 candidates from our previous work. We also show spectra of twelve new ultracool dwarfs discovered by our group. These spectroscopically confirmed objects are a sanity check of our selection of ultracool dwarfs and photometric classification method. Using this new and deeper sample of ultracool dwarf candidates we found: 20 new candidate members to nearby young moving groups and associations, variable candidate sources and four new wide binary systems composed of two ultracool dwarfs. We also show a method to estimate the thin disk scale height for the L dwarf population and discuss its current limitations. For the investigation of the Milky Way halo, we use a catalog with StarHorse stellar parameters, distances and extinctions catalog derived from Gaia EDR3 combined with photometric catalogs for stars brighter than G = 18.5. This catalog is used to select halo stars based on their tangential velocity. We also apply a geometric and an extinction cut to eliminate disk contaminants. We calculate pseudo cartesian velocities and check the consistency of our selection. We then present an initial study of the metallicity distribution for the local halo. With our sample of more than 2 million halo stars, we confirm previous measurements of metallicity presented in the literature, including an estimate for the Gaia-Enceladus component. We also show a clear metallicity gradient present in our sample.

Apresentamos aqui o estudo das propriedades de duas populações diferentes da nossa Galáxia: o regime de estrelas de baixa massa e o regime sub-estelar de anãs ultrafrias e a população estelar do halo. Para as anãs ultrafrias, seguimos a mesma abordagem de nossos trabalhos anteriores em Carnero Rosell et al. (2019), dal Ponte et al. (2020) usando o primeiro data release do Dark Energy Survey. Nosso trabalho resultou em dois catálogos importantes: 11.745 candidatas a anãs ultrafrias e 264 candidatas a sistemas binários e múltiplos envolvendo pelo menos uma anã ultrafria. Aqui apresentamos a revisão e atualização do método de busca e caracterização de anãs ultrafrias. Obtivemos uma amostra de 19.583 candidatas mais brilhantes que z ≤ 23 selecionadas a partir do segundo data release do Dark Energy Survey combinado com VHS DR6, VIKING DR5 e AllWISE cobrindo ∼ 4.800 deg2 no Hemisfério Sul. As candidatas a anãs ultrafrias foram primeiro pré-selecionadas com base em suas cores (i-z), (z-Y) e (Y-J). Também, foram posteriormente classificadas usando um método que compara suas cores no óptico, infravermelho próximo e infravermelho médio com modelos de anãs M, L e T. 14.099 objetos são apresentados aqui como novos candidatos a anãs L e T e os objetos restantes são da literatura, incluindo 5.342 candidatas do nosso trabalho anterior. Além disso, mostramos espectros de doze novas anãs ultrafrias descobertas por nosso grupo. Esses objetos espectroscopicamente confirmados servem como uma verificação de nossa seleção e do método de classificação fotométrico. Usando a nova amostra de candidatas, encontramos: 20 novos candidatos a membros de grupos e associações jovens próximas, candidatos a fontes variáveis e quatro novos sistemas binários de alta separação compostos por duas anãs ultrafrias. Também mostramos um método para estimar a escala de altura do disco fino para a população de anãs L e discutimos as suas limitações. Para a investigação do halo da Via Láctea, utilizamos um catálogo de parâmetros estelares, distâncias e extinções do StarHorse derivado do Gaia EDR3 combinado com outros catálogos fotométricos para estrelas com brilho superior a G = 18,5. Este catálogo é usado para selecionar estrelas do halo com base em sua velocidade tangencial. Aplicamos um corte geométrico e de extinção para eliminar os contaminantes do disco. Calculamos pseudo velocidades cartesianas para checar a consistência da nossa seleção. Apresentamos um estudo inicial da distribuição de metalicidade para o halo local. Com a nossa amostra de mais de 2 milhões de estrelas, confirmamos medições anteriores de metalicidade apresentadas na literatura, incluindo uma estimativa para a componente do Gaia-Enceladus. Também mostramos um claro gradiente em metalicidade presente na nossa amostra.