[論文レビュー] A spectroscopic study of southern (candidate) gamma Doradus stars. II. Detailed abundance analysis and fundamental parameters

H. Bruntt, P. De Cat+1 more|ArXiv.org|Nov 24, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 50被引用数 67

ひとこと要約

本研究では、VWAソフトウェアを用いた合成スペクトルフィッティングにより、18個の南天（候補）γ Doradus星の詳細な分光的分析を実施し、大気の基本的パラメータと元素の化学組成を決定した。γ Dor星と通常のA/F型星との間で組成パターンの顕著な差異は認められず、金属量は太陽に近い。また、低速回転星に対しては手法の信頼性が確認されたが、高速回転星への適用は限定的である。

ABSTRACT

The gamma Doradus stars are a recent class of variable main sequence F-type stars located on the red edge of the Cepheid instability strip. They pulsate in gravity modes, and this makes them particularly interesting for detailed asteroseismic analysis, which can provide fundamental knowledge of properties near the convective cores of intermediate-mass main sequence stars. To improve current understanding of gamma Dor stars through theoretical modelling, additional constraints are needed. Our aim is to estimate the fundamental atmospheric parameters and determine the chemical composition of these stars. Detailed analyses of single stars have previously suggested links to Am and lambda Bootis stars, so we wish to explore this interesting connection between chemical peculiarity and pulsation. We have analysed a sample of gamma Dor stars for the first time, including nine bona fide and three candidate members of the class. We determined the fundamental atmospheric parameters and compared the abundance pattern with other A-type stars. We used the semi-automatic software package VWA for the analysis. This code relies on the calculation of synthetic spectra and thus takes line-blending into account. This is important because of the fast rotation in some of the sample stars, and we made a thorough analysis of how VWA performs when increasing vsini. We obtained good results in agreement with previously derived fundamental parameters and abundances in a few selected reference stars with properties similar to the gamma Dor stars. We find that the abundance pattern in the gamma Dor stars is not distinct from the constant A- and F-type stars we analysed.

研究の動機と目的

• 南天のγ Doradus星および候補星のサンプルに対して、正確な基本的大気パラメータ（T_eff, log g, [Fe/H]）を決定すること。
• これらの星の詳細な組成分析を実施し、脈動と化学的特異性（特にAm星およびλ Boo星との中間的特徴）との関連を調査すること。
• 回転速度（v sin i）の変動に応じたVWAソフトウェアパッケージの性能をテストすること。
• 今後のγ Doradus星の星震動モデル化に向けた、より良い星のパラメータ制約を提供すること。
• 先行研究と比較し、金属量および組成パターンの整合性を評価すること。

提案手法

• 線の重ね合わせを考慮するため、合成スペクトル合成に依存する半自動的なVWAソフトウェアパッケージを分光的分析に採用した。
• 初期のT_effおよびlog gの推定値を得るために、ストルムグレンのフィルタ（b-y, m1, c1）、2MASSおよびHIPPARCOSのパラレルスを用いた。
• 複数のスペクトル線にわたる観測スペクトルと合成スペクトルのフィッティングにより、大気パラメータを制約した。線の重ね合わせ補正を含めた。
• v sin i値の増加に伴うVWAの性能を体系的にテストした結果、v sin i < 25 km s⁻¹の範囲でのみ信頼できる結果が得られた。
• 太陽およびHD 110379といったパラメータがよく知られた標準星を用いて、分析パイプラインのキャリブレーションを実施し、手法の妥当性を検証した。
• HD 48501、HD 110379、HD 167858に関する先行研究と比較し、結果の整合性および信頼性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 γ Doradus星は、通常のA型およびF型星と比較して特徴的な化学組成パターンを示すか？
• RQ2 高い回転速度を示すγ Doradus星に対して、導出された大気パラメータ（T_eff, log g, [Fe/H]）はどの程度信頼できるか？
• RQ3 v sin i > 50 km s⁻¹の星に対して、VWAソフトウェアパッケージは組成およびパラメータの決定においてどの程度の正確性を維持できるか？
• RQ4 本調査のγ Doradus星サンプルに、化学的特異性（例：Am星やλ Boo星の特徴）の兆候が見られるか？
• RQ5 導出された金属量は、以前の推定値と比較してどう異なるか？星震動モデル化にどのような意味を持つのか？

主な発見

• γ Doradus星の組成パターンは、通常のA型およびF型星と顕著に異なるものではなく、主要な元素に顕著な過剰や欠乏は認められなかった。
• γ Doradus星の金属量は太陽に近く、[Fe/H] = -0.36 から +0.57 の範囲にあり、大多数の値が太陽に±0.2 dex以内に収まっていた。
• v sin i < 25 km s⁻¹ の星では、T_effの不確実性が約120 K、log gが0.13 dex、[Fe/H]が0.09 dexにまで低下し、光度測定による推定値を上回る精度が得られた。
• VWAソフトウェアは低速回転星に対して信頼性があるが、v sin i > 50 km s⁻¹ の星ではT_eff、log g、および微乱流速度を同時に制約できない。
• HD 12901の分析では、[Fe/H] = -0.13 ± 0.16 が得られ、今後の星震動モデル化に向けた推奨値として提示された。これは、ストルムグレンインデックスに基づく以前の推定値を是正するものである。
• HD 125081およびHD 167858には、以前のカタログ記載とは異なり顕著な化学的特異性は認められず、これらは通常のA/F型星としての分類が支持された。