[論文レビュー] CARMENES input catalogue of M dwarfs: III. Rotation and activity from high-resolution spectroscopic observations

S. V. Jeffers, P. Schöfer+19 more|Data Archiving and Networked Services (DANS)|Feb 6, 2018

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 92被引用数 52

ひとこと要約

研究は約500個のM型星に対する高分解能分光測定を新たに提供し、それらをCarmencitaカタログに統合して約2200個のM型星を横断して回転と活動（H-alphaとCa II H&K）を分析し、早期M型では回転が低く不活性、後期M型では回転が高く活動的であることを確認した。

ABSTRACT

CARMENES is a spectrograph for radial velocity surveys of M dwarfs with the aim of detecting Earth-mass planets orbiting in the habitable zones of their host stars. To ensure an optimal use of the CARMENES Guaranteed Time Observations, in this paper we investigate the correlation of activity and rotation for approximately 2200 M dwarfs, ranging in spectral type from M0.0 V to M9.0 V. We present new high-resolution spectroscopic observations with FEROS, CAFE, and HRS of approximately 500 M dwarfs. For each new observation, we determined its radial velocity and measured its Halpha activity index and its rotation velocity. Additionally, we have multiple observations of many stars to investigate if there are any radial velocity variations due to multiplicity. The results of our survey confirm that early-M dwarfs are Halpha inactive with low rotational velocities and that late-M dwarfs are Halpha active with very high rotational velocities. The results of this high-resolution analysis comprise the most extensive catalogue of rotation and activity in M dwarfs currently available.

研究の動機と目的

• Carmencitaカタログに含まれる約2200個のM型星に対する回転と磁気活動を評価する。
• 新しい高分解能スペクトルを取得して視線速度、H-alpha活性、およびv sin iを測定する。
• 回転–活動の関係とスペクトル型による依存性を調査する。
• 視線速度変動による重力連星性を同定し、CARMENESターゲットのための包括的な活動カタログを作成する。

提案手法

• CAFE、FEROS、HRSを用いて480個のM型星から1374スペクトルを取得する（2011–2014）。
• 複製Phoenixテンプレートと複数の波長域でクロス相関して視線速度を測定する。
• RV変動からスペクトロスコピー連星を同定する（SB1、SB2、SB3）。
• pEW(H-alpha)を用いて色球様活動を定量化し、chi因子を用いてlog(L_Halpha/L_bol)を算出する。
• S-index校正を用いてCa II H&K活性をMount Wilsonスケールへ換算しlog R′HKを導出する。
• 光スペクトル型に合わせたブロードンテンプレートを用いたクロス相関法でv sin iを推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M星系列全体で回転速度(v sin i)とH-alpha/Ca II H&K活性の関係はどのようになるか。
• RQ2 Carmencita、GTO、ボリューム限定サンプルにおいて、H-alpha活性星の割合はスペクトル型(M0–M9)とどう変わるか。
• RQ3 観測サンプルにおける視線速度変動に基づく多重性の発生頻度と性質はどうなるか。
• RQ4 新しい高分解能測定は、活性/回転とRV安定性を結びつけてCARMENES調査のターゲット選択を改善できるか。

主な発見

• 早期M型星はH-alpha不活性で回転速度が低く、後期M型はH-alpha活性で非常に高い回転速度を示す。
• 本研究はM星の回転と活動の最も広範なカタログを提供し、約500件の新しい高分解能観測をCarmencitaデータベースに組み込んだ。
• Carmencitaサンプルのうち、750個中2128個のH-alpha測定でH-alpha活性あり（pEW(H-alpha) ≤ -0.5 Å）の星は35%で、非常に活性な星（pEW ≤ -8.0 Å）は59星、3%を占める。
• CARMENES GTOサンプルはCarmencita全体と比べてH-alpha不活性星の割合が高いが、スペクトル型を超えた活動変動を依然として広く示している。
• 解析は中スペクトル型（M3.5–M4.5）でlog(L_Halpha/L_bol)の値に大きなばらつきを示し、ターゲット間で年齢と回転率が多様であることを反映している。
• 体積制限サンプル（7 pcおよび14 pc）の同じ定性的な活動とスペクトル型の傾向が多く見られ、M星全体集団に対する全球的な回転–活動関係を支持している。