[論文レビュー] Abundance analysis of targets for the COROT / MONS asteroseismology missions II. Abundance analysis of the COROT main targets

H. Bruntt, I. Bikmaev+14 more|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 54

ひとこと要約

本研究では、COROT太陽系外惑星探索ミッションの主標的として選ばれた9個の明るいF型およびG型の星について、高分解能分光法と3つの独立した解析手法を用いて詳細な元素比分析を実施した。主な貢献は、スピン速度が遅い星に対して、大気温度（Teff）、重力加速度（log g）、鉄群元素比（[Fe/H]）をそれぞれ70–100 K、0.1–0.2 dex、0.1 dexの精度で決定したことである。異なる手法間で一貫性があり、外部データとも良好に一致しており、宇宙望遠鏡を用いた星震学的モデリングの向上に寄与した。

ABSTRACT

One of the goals of the ground-based support program for the COROT and Roemer satellite missions is to characterize suitable target stars for the part of the missions dedicated to asteroseismology. We present the detailed abundance analysis of nine of the potential COROT main targets using the semi-automatic software VWA. For two additional COROT targets we could not perform the analysis due to the high rotational velocity of these stars. For five stars with low rotational velocity we have also performed abundance analysis by a classical equivalent width method in order to test the reliability of the VWA software. The agreement between the different methods is good. We find that it is necessary to measure abundances extracted from each line relative to the abundances found from a spectrum of the Sun in order to remove systematic errors. We have constrained the global atmospheric parameters Teff, log g, and [Fe/H] to within 70-100 K, 0.1-0.2 dex, and 0.1 dex for five stars which are slow rotators (v sin i < 15 km/s). For most of the stars stars we find good agreement with the parameters found from line depth ratios, H-alpha lines, Strömgren indices, previous spectroscopic studies, and also log g determined from the HIPPARCOS parallaxes. For the fast rotators v sin i > 60 km/s it is not possible to constrain the atmospheric parameters.

研究の動機と目的

• COROTおよびMONS星震学的ミッションの候補標的星の特徴を高精度で特定するため、大気パラメータと元素比を決定すること。
• 半自動的VWAソフトウェアの元素比分析における信頼性を、古典的等価幅法と比較することで評価すること。
• 複数のスペクトル線と外部データソースを用いた元素比の一貫性から、星の大気パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]）を制約すること。
• マンガン（Mn）のような複雑な超微細構造を示す元素における、系統的誤差の特定と是正を図ること。
• 星の回転が、特にスピン速度が速い星（vsini > 60 km s⁻¹）において、パラメータ決定に与える影響を評価すること。

提案手法

• 分光観測は、オートル・ドゥ・オー・プロヴィンス天文台の1.93 m望遠鏡に搭載されたELODIE分光計を用い、3800–6800 Åの波長域で分解能R = 45,000で実施した。
• 3つの独立した元素比解析手法を用いた：半自動的VWAソフトウェア、古典的等価幅解析、合成スペクトルフィッティング。
• 大気パラメータは、励起エネルギーに伴う元素比の傾向を最小化し、線間散らばりを低減することで決定した。1次元局所温度平衡（LTE）モデル大気のグリッドを用いた。
• 元素比はGrevesse & Sauval (1998)の太陽値を基準とし、太陽スペクトルとの比較により系統的誤差を除去した。
• パラメータ制約は、ストルムグレン色指数、Hα線、線深さ比、Hipparcos視 parallax を用いて検証した。
• 系統的誤差の調査は、異なる手法の結果を比較し、VALDデータベースにおけるマンガン（Mn）の超微細構造データの不完全さといった問題を特定することで行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VWAソフトウェアは、古典的等価幅法と比較して、F型およびG型星の元素比をどの程度正確に決定できるか？
• RQ2 光度測光、線深さ比、Hipparcos視 parallax といった異なる観測手法から得られた大気パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]）は、どの程度一致するか？
• RQ3 星の回転が、特に高速回転星（vsini > 60 km s⁻¹）において、元素比およびパラメータ決定の信頼性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 VALDデータベースにおける超微細構造データの不完全さといった系統的誤差は、特にマンガン（Mn）の元素比決定にどのような影響を与えるか？
• RQ5 複数の元素における元素比パターンの一貫性は、COROT標的に化学的に特異な星が存在しないことを排除できるか？

主な発見

• スピン速度が遅い星（vsini < 15 km s⁻¹）5個について、大気パラメータはT_eff 70–100 K、log g 0.1–0.2 dex、[Fe/H] 0.1 dexの精度で制約された。
• 3つの元素比解析手法（VWA、等価幅、合成スペクトルフィッティング）は良好な一致を示し、本研究の標的星に対してVWAソフトウェアの信頼性が裏付けられた。
• 元素比パターンに顕著な異常が認められなかったため、化学的に特異な星の存在の証拠は得られなかった。
• マンガン（Mn）に関しては、VALDデータベースにおける超微細構造データの不完全さにより、系統的過小評価が観測された。これは、原子データの改善が求められることを示唆している。
• 高速回転星（vsini > 60 km s⁻¹）であるHD 46304およびHD 174866では、線の重なりのため元素比解析が不可能であり、パラメータ制約も信頼性が低かった（T_eff の不確かさ ±200 K、log g の不確かさ ±0.5 dex）。
• スピン速度が遅い星では[Fe/H]を0.10 dexの精度で、高速回転星では0.20 dexの精度で決定したが、モデル仮定と太陽元素比ゼロ点の不確かさを含めた。