[論文レビュー] Absolute dimensions of eclipsing binaries. XVII. A metal-weak F-type system, perhaps with preference for Y = 0.23-0.24

J. V. Clausen, E. H. Olsen+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、ストルムグレン自動望遠鏡からの光度測定とFEROSからの高分解能分光測定を用いて、金属量が弱いF型食連星V1130 Tauriの正確な絶対的次元（質量および半径）を提示する。解析の結果、ヘリウム含有量Y = 0.23–0.24が強く支持され、標準的なY = 0.25–0.26モデルよりも観測された温度と一致する。これは中質量星におけるヘリウム増強則に潜在的な乖離を示唆する。

ABSTRACT

V1130 Tau is a bright (m_V = 6.56), nearby (71 +/- 2 pc) detached system with a circular orbit (P = 0.80d). The components are deformed with filling factors above 0.9. Their masses and radii have been established to 0.6-0.7%. We derive a [Fe/H] abundance of -0.25 +/- 0.10. The measured rotational velocities, 92.4 +/- 1.1 (primary) and 104.7 +/- 2.7 (secondary) km/s, are in fair agreement with synchronization. The larger 1.39 Msun secondary component has evolved to the middle of the main-sequence band and is slightly cooler than the 1.31 Msun primary. Yonsai-Yale, BaSTI, and Granada evolutionary models for the observed metal abundance and a 'normal' He content of Y = 0.25-0.26, marginally reproduce the components at ages between 1.8 and 2.1 Gyr. All such models are, however, systematically about 200 K hotter than observed and predict ages for the more massive component, which are systematically higher than for the less massive component. These trends can not be removed by adjusting the amount of core overshoot or envelope convection level, or by including rotation in the model calculations. They may be due to proximity effects in V1130 Tau, but on the other hand, we find excellent agreement for 2.5-2.8 Gyr Granada models with a slightly lower Y of 0.23-0.24. V1130 Tau is a valuable addition to the very few well-studied 1-2 Msun binaries with component(s) in the upper half of the main-sequence band, or beyond. The stars are not evolved enough to provide new information on the dependence of core overshoot on mass (and abundance), but might - together with a larger sample of well-detached systems - be useful for further tuning of the helium enrichment law.

研究の動機と目的

• ストルムグレン自動望遠鏡からの光度データとFEROSからの分光データを用いて、F型連星V1130 Tauriの正確な絶対的次元（質量、半径）を決定すること。
• 合成スペクトルとuvby光度測定を用いて、系の金属量[Fe/H]を測定すること。
• Yonsai-Yale、BaSTI、Granadaの現代的星間進化モデルが、この系の観測特性とどの程度一致するかを検証すること。
• この系の観測特性（特に温度と年齢の不一致）が、標準的ヘリウム含有量（Y = 0.25–0.26）で説明可能かどうか、あるいは低めの値を要するかを調査すること。
• このような良好に分離された連星が、星間進化モデルにおけるヘリウム増強則の精緻化にどの程度の可能性を秘めているかを評価すること。

提案手法

• エクリプス光曲線をモデル化するため、ウィルソン＝デヴィニー・コードを用いてストルムグレン自動望遠鏡からのuvby光曲線を光度解析する。
• 高分解能FEROSスペクトルに広がり関数を適用して径速度測定を行い、分光的要素を導出する。
• 合成スペクトル合成とuvby光度校正を用いて[Fe/H]の含有量を決定する。
• Yonsai-Yale、BaSTI、Granadaの進化モデルと観測された星のパラメータ（Teff、log g、質量、半径）を比較し、コアオーバーシュートと対流パラメータを変化させて検証する。
• モデルの適合性が観測とどの程度一致するかを評価するため、ヘリウム含有量（Y = 0.23–0.26）を変化させた系統的テストを実施する。
• 近接効果と回転同期性を評価し、モデル適合に影響を及ぼす非標準的物理的要因の有無を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 V1130 Tauriのより質量の大きな成分の観測された温度は、Y = 0.25–0.26を仮定した標準的星間進化モデルと一致するか？
• RQ2 より質量の大きな星がより古く見えるという、主系列星と副系列星の間の年齢不一致は、標準モデルにおけるコアオーバーシュートまたは対流パラメータの調整によって解消可能か？
• RQ3 観測結果よりも約200 K高い温度を予測するモデルの系統的誤差は、近接効果に起因するのか、それとも内在的なヘリウム含有量が低めであるためか？
• RQ4 この系の金属量が弱い性質（[Fe/H] = -0.25 ± 0.10）は、モデル適合の整合性に影響を及ぼし、ヘリウム増強則の制約に役立つか？
• RQ5 V1130 Tauriは、質量に比例して増加すると予測される1.1–1.7 M☉星におけるコアオーバーシュートの程度を新たに制約できるか？

主な発見

• V1130 Tauriの絶対的次元は高い精度で決定された：質量と半径はそれぞれ0.6–0.7%の精度で知られている。
• この系の金属量は[Fe/H] = -0.25 ± 0.10であり、金属量が弱いF型星としての性質が確認された。
• 1.39 M☉の二次的成分は、1.31 M☉の一次的成分よりもわずかに冷却されており、主系列に沿った進化がより進行していることを示している。
• Y = 0.25–0.26を仮定した標準的星間進化モデルは、観測値よりも約200 K高温の温度を予測し、より質量の大きな成分の年齢も系統的に高くなる。
• コアオーバーシュートや対流パラメータを調整しても、標準モデルにおける温度と年齢の不一致は解消されない。
• Y = 0.23–0.24の低めのヘリウム含有量を仮定した場合、2.5–2.8 GyrのGranadaモデルと観測結果に非常に良好な一致が得られ、この値が好ましいことを示唆している。