invited talk at amnh

Brown Dwarfs and Nearby Young Associations

Jonathan GagnéDavid lafrenière, René Doyon, Lison Malo, Étienne Artigau, Philippe

Delorme, Jackie Faherty

AMNH 2013 SEMINAR

Carolyne Van Vliet, profes-seure émérite au Département de physique et professeure associée à la University of Miami, a été élue Fellow de l’American Physical Society pour « ses contributions ori-ginales et importantes aux fondements de la théorie de la réponse linéaire et du trans-port quantique impliquant des états localisés et étendus, et l’application de ces théories

à des problèmes en matière condensée ». Les contributions de la professeure Van Vliet ayant donné lieu à cette reconnaissance se situent dans le domaine de la physique statistique et de la matière condensée. Détentrice d’un doctorat de l’Université Libre d’Amsterdam, la professeure Van Vliet a notamment élaboré dans les années 70-80 avec ses collègues du Centre de recherches mathé-matiques à l’Université de Montréal une équation à plusieurs corps désormais appelée équation maîtresse de Pauli-Van Hove-Van Vliet. Elle a également établi une équation de Boltzmann quantique qui s’avère un outil majeur pour les calculs de transport et de conductivité dans les dispositifs sous-micrométriques actuels à degré de confinement élevé.

Carlos Silva, professeur au Département de phy-sique, a reçu la médaille Herzberg 2010 de l’Associa-tion canadienne des physi-ciens et physiciennes (ACP). Cette prestigieuse médaille est remise chaque année à un physicien canadien de moins de 40 ans pour des contri-butions exceptionnelles à la recherche. Actuellement professeur agrégé, Carlos

Silva détient également la chaire de recherche du Canada sur les matériaux semi-conducteurs organiques. La médaille Herzberg attribuée au professeur Silva souligne plus particulièrement ses contributions à la compréhension des processus optiques et

électroniques dans les semi-conducteurs moléculaires et poly-mériques. Elle récompense également son apport à la compré-hension des relations complexes entre la microstructure et les propriétés de cette nouvelle catégorie de matériaux. Le professeur Silva détient un doctorat en chimie physique de l’Université du Minnesota et a effectué ses recherches postdoctorales au labora-toire Cavendish, à l’Université de Cambridge. Avant son recru-tement à l’Université de Montréal, il a occupé un poste d’associé de recherche senior du Engineering and Physical Sciences Research Council du Royaume-Uni au laboratoire Cavendish, puis de cher-cheur associé au Darwin College, toujours à Cambridge.

Enfin, le professeur René Doyon, son ancien étudiant David Lafrenière, qui a rejoint le Département de physique au rang de professeur adjoint le 1er juin 2011, ainsi que Christian Marois, du Conseil national de recherches du Canada, se sont vu remettre la Médaille d’honneur de l’Assemblée nationale, au cours d’une céré-monie qui a eu lieu le 29 mars, pour la première photographie de planètes extrasolaires. p. 4

D É P A R T E M E N T D E P H Y S I Q U EÉ t é 2 0 1 1 , n u m é r o 1 9

2010-2011

GRANDE CUVÉE POUR LES PROFESSEURS DU DÉPARTEMENT !

Remise de la médaille d’honneur de l’Assemblée nationale. De gauche à droite : Gérard Deltell, Nathalie Normandeau,

Christian Marois, David Lafrenière, René Doyon, Yvon Vallières et Pauline Marois.

lundi 5 août 13

I. Nearby Young Associations

lundi 5 août 13

Young Associations 1/68

Form together

Young, not dispersed much yet

Similar XYZ, UVW

Found with Hipparcos

Close-by

Everywhere in the sky

PM correlated with RA, DEC

Rice et al. 2011

lundi 5 août 13

As Viewed From Earth 2/68

Sky distribution of proper motions

lundi 5 août 13

II. Brown Dwarfs

- Don’t know well young brown dwarfs

- BD population missing in NYAs

- Complete the IMF OF NYAs

- Young = Perfect for planet imaging

lundi 5 août 13

Brown Dwarfs 4/68

No H burning

Cool down / Fainter with time

Contract with time

Teff -> Mass degeneracy

Age is hard to tell

Figure from J. Linsky

lundi 5 août 13

Young Brown Dwarfs 5/68

Youth = Low gravity

= Low pressure

= < Pressure Broadening

= Narrower atomic lines

Na I VS age (Lawson 2009)

Credit : ESO

lundi 5 août 13


Low pressure = < H2 collision-induced absorption

= Peaked H-band continuum

Rice et al. 2010, 2011

lundi 5 août 13


Low gravity = More dust

Larger = Brighter

Dustier = Fainter

=> Competing effects

Liu et al. 2013

lundi 5 août 13


Faherty et al. 2013

Less CIA and more dust = Redder :

lundi 5 août 13

Problem !

- No parallaxe and radial velocity for most BDs

- Most young BDs are not even known

- But, we have : Proper motion, Photometry (2MASS / WISE)

for many objects

lundi 5 août 13

III. BAYESIAN inference

lundi 5 août 13

Bayesian Inference 10/68

H = HypothesesP = Probabilityν = Radial Velocity

BAYES’ THEOREM

12

3

4

π = ParallaxeO = Observable

1 - LIKELIHOOD = Models + Observations

2 - PRIOR PROB. = Population of H

3 - EVIDENCE = Normalization

4 - POSTERIOR PROB = Final answer

OBSERVABLES + MODELS = MEMBERSHIP PROBABILITY

lundi 5 août 13

Spatial + Kinematic Models 11/68

XYZ positiondistributions

UVW velocitydistributions

Gagne et al. 2013, in prep.

lundi 5 août 13

Photometric Model 12/68


lundi 5 août 13



lundi 5 août 13

Statistical Predictions 15/68

Example PDF for J0355+11

No need of VRAD or PLX

+ We can predict them

lundi 5 août 13

IV. Efficiency ?

lundi 5 août 13



lundi 5 août 13

Contamination Rate 18/68


*ONLY VALID FOR < 1 GYR OBJECTS*

lundi 5 août 13




lundi 5 août 13


Recovery Rate 22/68


lundi 5 août 13


Recovery Rate 23/68


lundi 5 août 13


Recovery Rate 24/68


lundi 5 août 13


Recovery Rate 25/68


lundi 5 août 13

V. The Survey

- 2MASS + WISE = 650 000 candidates

+ Bayesian inference = ~ 300 candidates

- Spectroscopic follow-up (youth)

- Radial velocity follow-up

lundi 5 août 13

Candidates’ PM 27/68

lundi 5 août 13

Candidates’ Photometry 28/68

lundi 5 août 13

Best Candidates’ Masses 29/68

Members

lundi 5 août 13

Members

Log-Normal IMF


lundi 5 août 13


Members

Log-Normal IMF

Candidates

lundi 5 août 13


Members

Log-Normal IMF

Candidates

Young candidates

lundi 5 août 13

Members

Log-Normal IMF

Candidates

Young candidates

Lison’s candidates


lundi 5 août 13

VI. Follow-up

- ~ 75 % young when prob. > 90 %

- ~ 50 % for Argus and AB Doradus

- 31 systems with low na I (optical)

- 21 systems with low-G (NIR)

- 6 young companions

= 54 new young objects !

8 in TWA, 15 in BPMG, 6 in CAR,14 in THA, 5 in COL, 1 in ARG, 5 in ABDMG

lundi 5 août 13

Young Candidates 35/68



lundi 5 août 13

Gagne et al., BD of Age proceedings See Allers et al. 2013


lundi 5 août 13



lundi 5 août 13

VII. 2MASS J0103

lundi 5 août 13

2MASS J0103 43/68

Binary M5 + M5

Tucana Candidate

Plx from Adric Riedel (47 pc) confirms it

12 - 14 MJUP COMPANION

84 A.U.

Comoving M8.5 !

Companion has VL-G !

AB opt. Spectra in Queue !

Delorme et al., 2013

1.0 1.5 2.0 2.5λ (Angstroms)

0

1

2

3

4

5

Nor

mal

ised

flux

(+ c

onst

ant)

2M0103ABbAB Pic b2M0141

USco CTIO 108B

Figure by M. Bonnefoy

lundi 5 août 13

1.0 1.5 2.0 2.5λ (Angstroms)

0

1•10-16

2•10-16

3•10-16

4•10-16

5•10-16

Abso

lute

flux

(W.c

m-2.µ

m-1)

2M0103ABb

2M0103A2M0103B

2MASS J0103 44/68

lundi 5 août 13

2MASS J0103 45/68

lundi 5 août 13

2MASS J0103 46/68

lundi 5 août 13

2MASS J0103 47/68

lundi 5 août 13

2MASS J0103 48/68

lundi 5 août 13

2MASS J0103 49/68

VRAD just came in from VLT...

Confirms our prediction !!

We find a 97 % Bayesian Probability

Less than 0.1 % Probability of Field contamination !

=> New latest Bona Fide member to Tucana-Horologium

Previous latest member was HIP 108195C = M6-7

lundi 5 août 13

VIII. The Hottest (cold) Candidate

(... Yet !)

lundi 5 août 13

Our Lightest Young Candidate 50/68

TW Hydrae Candidate (latest)

FIRES spectrum = L1 + very-low gravity ?

SPEX spectrum = VL-G confirmed ! 10.5 - 13.5 MJUP ?

MAGE Spectrum very soon

Thanks to Jackie Faherty for the spectra !

0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9Wavelength (µm)

2.0 2.1 2.2 2.3 2.4

TWA CandidateYoung L1�Field L1

lundi 5 août 13

IX. Other nice ones

lundi 5 août 13


lundi 5 août 13


Thanks to Jackie !

lundi 5 août 13


lundi 5 août 13

candidates with w3 excess 57/68

M5.5 + M7.5 + M8.5 in TWA

M5 in BPMG

~ M5 + M8 in CAR

~ L1 in THA

~ M6 + M4 in COL

~ M7 in ARG

Anne Boucher’s project

Purple = Young, Bold = Figure

lundi 5 août 13


M6 + M8 + M8.5 in TWA

M5 in BPMG

~ M5 + M8 in CAR

~ L1 in THA

~ M6 + M4 in COL

~ M7 in ARG



lundi 5 août 13

X. News on The “floating planet”

lundi 5 août 13

CFBDSIR 2149 61/68

Canada-France BD Survey

Red T6.5 brown dwarf

Low-Gravity (young) ?

Fits in AB Doradus !

4 - 7 MJUP floating planet ?

Delorme et al., 2012

lundi 5 août 13

CFBDSIR 2149 62/68

We have a better PM.

lundi 5 août 13

CFBDSIR 2149 63/68

Which points towards Beta Pictoris.Could it be 2 - 3 MJUP ?

lundi 5 août 13

Searching For Exoplanets 64/68

Many young candidates ~< 70 pc

Search for exoplanets @ < 5000 AU

Pre-Selection : WISE

40 credible candidates

J ~ 18- 19

M ~> 3 Mjup !

1st follow-up :

! I – Z photometry

2nd follow-up :

astrom. + spectro. Artigau et al., in prep.

Handful of comoving 20-25 Mjup !

Got 17H 2013B GMOS FOR i+Z

lundi 5 août 13

More Related Projects 65/68

> 15 new Young >M6 systems in the SIMP survey !

More “gold” from CFBDSIR ! (C/ Philippe Delorme)

J0103ABb follow-up (C/ Philippe Delorme)

Search for K5 – M5 members (Malo et al.)

Search for more < K5 members (Doyon et al.)

PSYM : Search for exoplanets with NICI (Naud et al.)

Search for exoplanets with NACO (Delorme et al.)

lundi 5 août 13

XI. Global Status

- 70 / 220 M2 - M5 in opt. sp. (GMOS, MAGELLAN)

- 47 / 232 > M5 in NIR sp. (SpeX, GNIRS, FIRES, SIMON, OSIRIS)

lundi 5 août 13

XII. Near Future

- 80 NIR SIMON / OSIRIS SPECTRA BEING REDUCED + more in queue

- 15 GNIRS SPECTRA BEING REDUCED + more in queue

- 39 OBJ. IN the VLT QUEUE for vrad

- 95 CAND. IN GEMINI QUEUE, FLAMINGOS-2, 2013B

- 1 Night W/ FIRES-MAGELLAN (Jackie)

- 2 Nights W/ SPEX August 2013

lundi 5 août 13

XI. Far Future

- More D.-I. exoplanets !

- Parallaxes (GAIA)

- New M-G s ?

- FMI in M-G s

- BD bump ? Planets bump ?

- Understand diversity in Young / Light dwarfs

- Mag. fields in M dwarfs ?

VERY LARGE TELESCOPE

SOAR

IRTF

lundi 5 août 13

Thanks !AMNH 2013 SEMINAR

Carolyne Van Vliet, profes-seure émérite au Département de physique et professeure associée à la University of Miami, a été élue Fellow de l’American Physical Society pour « ses contributions ori-ginales et importantes aux fondements de la théorie de la réponse linéaire et du trans-port quantique impliquant des états localisés et étendus, et l’application de ces théories

à des problèmes en matière condensée ». Les contributions de la professeure Van Vliet ayant donné lieu à cette reconnaissance se situent dans le domaine de la physique statistique et de la matière condensée. Détentrice d’un doctorat de l’Université Libre d’Amsterdam, la professeure Van Vliet a notamment élaboré dans les années 70-80 avec ses collègues du Centre de recherches mathé-matiques à l’Université de Montréal une équation à plusieurs corps désormais appelée équation maîtresse de Pauli-Van Hove-Van Vliet. Elle a également établi une équation de Boltzmann quantique qui s’avère un outil majeur pour les calculs de transport et de conductivité dans les dispositifs sous-micrométriques actuels à degré de confinement élevé.

Carlos Silva, professeur au Département de phy-sique, a reçu la médaille Herzberg 2010 de l’Associa-tion canadienne des physi-ciens et physiciennes (ACP). Cette prestigieuse médaille est remise chaque année à un physicien canadien de moins de 40 ans pour des contri-butions exceptionnelles à la recherche. Actuellement professeur agrégé, Carlos

Silva détient également la chaire de recherche du Canada sur les matériaux semi-conducteurs organiques. La médaille Herzberg attribuée au professeur Silva souligne plus particulièrement ses contributions à la compréhension des processus optiques et

électroniques dans les semi-conducteurs moléculaires et poly-mériques. Elle récompense également son apport à la compré-hension des relations complexes entre la microstructure et les propriétés de cette nouvelle catégorie de matériaux. Le professeur Silva détient un doctorat en chimie physique de l’Université du Minnesota et a effectué ses recherches postdoctorales au labora-toire Cavendish, à l’Université de Cambridge. Avant son recru-tement à l’Université de Montréal, il a occupé un poste d’associé de recherche senior du Engineering and Physical Sciences Research Council du Royaume-Uni au laboratoire Cavendish, puis de cher-cheur associé au Darwin College, toujours à Cambridge.

Enfin, le professeur René Doyon, son ancien étudiant David Lafrenière, qui a rejoint le Département de physique au rang de professeur adjoint le 1er juin 2011, ainsi que Christian Marois, du Conseil national de recherches du Canada, se sont vu remettre la Médaille d’honneur de l’Assemblée nationale, au cours d’une céré-monie qui a eu lieu le 29 mars, pour la première photographie de planètes extrasolaires. p. 4

D É P A R T E M E N T D E P H Y S I Q U EÉ t é 2 0 1 1 , n u m é r o 1 9

2010-2011

GRANDE CUVÉE POUR LES PROFESSEURS DU DÉPARTEMENT !

Remise de la médaille d’honneur de l’Assemblée nationale. De gauche à droite : Gérard Deltell, Nathalie Normandeau,

Christian Marois, David Lafrenière, René Doyon, Yvon Vallières et Pauline Marois.

lundi 5 août 13

XII. Additional slides

lundi 5 août 13

radius over time extra 1/4

Chabrier et al. 2009

Young Dwarf’s radius is inflated :

lundi 5 août 13

log-normal imf extra 2/4

Jeffries 2012

lundi 5 août 13

NYAs over the sky extra 3/4

Shkolnik et al. 2012

lundi 5 août 13

young brown dwarfs extra 4/4

Chabrier et al., 2012

lundi 5 août 13

invited talk at amnh

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