[論文レビュー] Can opacity changes help to reproduce the hybrid star pulsations?

T. Zdravkov, A. A. Pamyatnykh|ArXiv.org|Oct 9, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ハイブリッド星 ν Eri の地震モデルが、短周期の β Cephei モード（約3–6時間）と長周期の SPB 型高次重力波モード（約1.5–3日）の両方を再現できるようにするため、Zバンプ領域（log T ≈ 5.3–5.5）における人工的な50%の透過率低下を検討する。修正された透過率モデルは、観測された周波数におけるドライヴ（ℓ=1）高次重力波モードの安定化に成功し、観測された振動周期との一致を改善したが、必要な透過率の増加は現在の理論的不確実性を上回っている。

ABSTRACT

Hybrid stars like Nu Eridani and 12 Lacertae show two different types of pulsations: (i) low-order acoustic and gravity modes of the Beta Cephei type with periods of about 3-6 hours, and (ii) high-order gravity modes of the SPB type with periods of about 1.5-3 days. Theoretical computations using both OPAL and OP opacity data well reproduce short period low-order pulsations of the Beta Cep type and show a tendency to instability of high-order gravity modes, especially for stellar models built with the OP opacities. However, instability at observed long periods has not been achieved. We test effects of artificial opacity modifications in the deep envelope on the instability of some hybrid star models. For Nu Eri models, an opacity increase both in the Z opacity bump region at temperature of about 200 000 K and in the region of the deeper opacity bump at temperature of about 2-2.5 million degrees (this bump is also mainly due to excited ions of the iron-group elements) may result in instability of the high-order gravity modes with the observed periods. The shortest observed period of 3 hours can also be excited in modified models. However, the required opacity increase seems to be quite large (up to 2 times in some stellar layers) which may be incompatible with atomic physics.

研究の動機と目的

• ハイブリッド星 ν Eri における観測された振動周期とモデル化された周期との乖離を解消するため、特に長周期の高次重力波モードに関して。
• Zバンプ領域（log T ≈ 5.3–5.5）における人工的な透過率増加が、高次重力波モードの安定化と観測との一致の向上に寄与するかどうかを検証する。
• 修正された透過率プロファイルが、単一の地震モデル内で短周期の β Cephei モードと長周期の SPB 型モードの両方を同時に再現できるかどうかを評価する。
• 透過率増加の必要量が、現在の透過率計算における理論的不確実性と整合しているかどうかを評価する。

提案手法

• OP透過率データと更新された太陽系重元素含有量（Asplund et al. 2005）を用いて、ν Eri の星間モデルを構築した。
• 放射的減衰効果を模倣するために、Zバンプ領域（log T ≈ 5.3–5.5）における人工的な50%の透過率増加を適用した。
• 観測値（5.763、5.637、および6.244 c/d）との一致を、0.0005 c/d 以内の精度で、径方向基底モードおよびドライヴ（ℓ=1）モード周波数にフィットさせた。
• 7.898 c/d の2番目のドライヴモードのフィットを改善するために、水素含有量の低減（X = 0.69 から 0.70 に）を試みた。
• モデル間で ℓ=1 および ℓ=2 モードの正規化された成長率（η）を比較し、不安定領域を評価した。
• 観測された周波数範囲と振幅を用いてモデルの性能を評価し、プロットでは対数スケールでの振幅を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Zバンプ領域（log T ≈ 5.3–5.5）における透過率増加が、ν Eri モデルにおける高次重力波モードの安定化を可能にし、観測された長周期振動と一致させられるか？
• RQ2 Zバンプにおける50%の透過率増加が、観測された β Cephei および SPB 型振動周波数との一致をどの程度改善するか？
• RQ3 必要な透過率増加は、現在の透過率計算における理論的不確実性と整合しているか？
• RQ4 log T ≈ 6.3 の別の温度領域で、より小さな透過率修正（例：数パーセント）を施すことで、同様の改善が達成可能か？

主な発見

• 修正モデル（モデル3）は、観測された周波数範囲でドライヴ（ℓ=1）高次重力波モードのほぼ理想の不安定状態を達成し、観測された不安定領域と一致する成長率（η）を示した。
• 7.898 c/d の2番目のドライヴモード（p₂）は、水素含有量 X = 0.69 を用いることで、観測と良好に一致した。
• 修正された透過率モデルでは、短周期の β Cephei モードの不安定範囲が、ベースラインモデルと比較して観測とより良く一致した。
• Zバンプ領域における50%の透過率増加は、現在の理論的不確実性推定値を上回っており、現時点の透過率計算では物理的に妥当とは言えない可能性がある。
• 同様のモデル適合の改善は、log T ≈ 6.3 におけるより小さな（数パーセント程度の）透過率修正によっても達成可能であり得るが、著者らは今後さらに調査を進める予定である。