[論文レビュー] A new calibration of stellar parameters of Galactic O stars

F. Martins, D. Schaerer+1 more|Springer Link (Chiba Institute of Technology)|Mar 16, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、CMFGENを用いて計算された非局所熱平衡（non-LTE）、風拡張型、線遮蔽付きの大気モデルを用いて、銀河系O星の星像パラメータの新しい校正を提示する。有効温度スケールがVaccaら（1996）と比較して2,000–8,000 K低く、これにより全波長放射エネルギー補正、光度、イオン化放射度が低下し、特に早期型および超巨星の星で顕著な低下が見られる。

ABSTRACT

We present new calibrations of stellar parameters of O stars at solar metallicity taking non-LTE, wind, and line-blanketing effects into account. Gravities and absolute visual magnitudes are derived from results of recent spectroscopic analyses. Two types of effective temperature scales are derived: one from a compilation based on recent spectroscopic studies of a sample of massive stars - the ``observational scale'' - and the other from direct interpolations on a grid of non-LTE spherically extended line-blanketed models computed with the code CMFGEN (Hillier & Miller 1998) - the ``theoretical scale''. These Teff scales are then further used together with the grid of models to calibrate other parameters (bolometric correction, luminosity, radius, spectroscopic mass and ionising fluxes) as a function of spectral type and luminosity class. Compared to the earlier calibrations of Vacca et al. (1996) the main results are: 1) the effective temperature scales are cooler by 2000 to 8000 K, the reduction being the largest for early supergiants; 2) bolometric corrections are lower by 0.1 mag for a given temperature, and are lower by 0.3 - 0.6 mag for a given spectral type; 3) luminosities are reduced by 0.20 to 0.35 dex; 4) Lyman ionising fluxes are lower by 0.20 to 0.80 dex. We provide calibration tables for each luminosity class and for both types of Teff scales.

研究の動機と目的

• 非局所熱平衡、風、線遮蔽効果を組み込むことにより、銀河系O星の星像パラメータの校正精度を向上させること。
• 純水素・ヘリウム吸収率に基づく平面平行、局所熱平衡モデルに依存する従来の校正の限界を解消すること。
• スペクトル型および光度クラスにわたる一貫性があり、物理的に自己備わった星像パラメータ（Teff、L、R、BC、Q0）を導出すること。
• H II領域および再イオン化研究において極めて重要なイオン化放射度推定の不確実性を低減すること。
• 詳細な分光的解析から理論的および観測的有効温度スケールを導出し、今後のモデルのベンチマークを提供すること。

提案手法

• CMFGENコードを用いて、共動フレーム処理とスーパー準位を用いた、非局所熱平衡、球対称、線遮蔽付きの大気モデルのグリッドを計算。
• 理論的有効温度スケール（モデルグリッド補間から）と観測的有効温度スケール（個々のO星への分光的フィットから）の2種類を導出。
• モデルを用いて、スペクトル型および光度クラスの関数として、全波長放射エネルギー補正、光度、半径、分光的質量、イオン化放射度を校正。
• 金属吸収率を紫外および可視域で考慮するため、スーパーレベル近似を用いて線遮蔽効果を適用し、放射エネルギーを再分配し、有効温度を冷却。
• Vacca ら（1996）および最近のモデル（例：OSTAR2002、WM-BASIC）と比較し、系統的ずれを定量化。
• 観測されたT_effの分散（特定のスペクトル型における）およびモデル依存パラメータ（例：質量放出率）を用いて不確実性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非局所熱平衡および線遮蔽効果は、古典的な平面平行、局所熱平衡モデルと比較して、O星の有効温度校正にどのように影響するか？
• RQ2 風拡張大気および金属線吸収率は、O星の全波長放射エネルギー補正および光度推定をどの程度低減するか？
• RQ3 導出されたイオン化放射度（リプマン連続体およびHe I）は、従来の校正と比較してどう異なるか？また、H II領域および再イオン化モデルにどのような影響を及えるか？
• RQ4 理論的および観測的有効温度スケールはどの程度一貫しているか？乖離はモデル仮定または観測不確実性に何を示唆するか？
• RQ5 現在のイオン化放射度推定における系統的不確実性は何か？また、スペクトル型および光度クラスによってどのように変化するか？

主な発見

• 理論的有効温度スケールは、Vacca ら（1996）と比較して2,000–8,000 K低く、特に早期型および超巨星O星で最大の低下を示す。
• 全波長放射エネルギー補正は、理論的スケールで0.40–0.65 mag、観測的スケールで0.20–0.65 mag低下し、早期型および超巨星で大きな低下を示す。
• 光度は矮星で0.20–0.35 dex、巨星で0.25 dex、超巨星で0.25–0.35 dex低下し、理論的および観測的Teffスケール間で最小の差異を示す。
• 理論的Teffスケールを用いたリプマン連続体イオン化放射度（Q0）は、矮星で0.20–0.80 dex、巨星で0.25–0.55 dex、超巨星で0.30–0.55 dex低下する。
• He Iイオン化放射度にはさらに大きな乖離が見られ、同じTeffに対して単位面積あたりの現在のイオン化放射度推定に約2倍の不確実性があることを示唆する。
• 早期型矮星および超巨星では理論的および観測的Teffスケールが良好に一致するが、後期型超巨星では最大2,000 K低い値を示す。これは、モデルで質量放出率が過剰に推定されている可能性を示唆する。