[論文レビュー] Coronal Activity Cycles In Action - X-Rays From Alpha Centauri A/B

J. Robrade, J. H. M. M. Schmitt|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、α Centauri A/B 二重星系に対する長期的な XMM-Newton および Chandra X線モニタリングを実施し、両星に明確なコロナ活動周期が存在することを明らかにした。α Centauri A は、約10年間の X線最小期を経て最近再発光したが、α Centauri B は 8–9 年周期で良好にサンプリングされた活動周期を示し、L_Xmax/L_Xmin ≈ 6–9 の輝度比を示しており、太陽の11年周期に類似した磁気周期に起因する強い活動変調を示している。

ABSTRACT

We report on the coronal activity cycles of our stellar neighbors Alpha Centauri A/B. The binary has been monitored with XMM-Newton since 2002 to study the long-term evolution of coronal activity evolution in X-rays. The solar analog Alpha Cen A was clearly detected early in the program, but virtually faded away from XMM's detectors view around 2005. After remaining nearly a decade in a state of coronal weakness, we now detect a clear re-brightening of its corona. The secondary Alpha Cen B dominates the X-ray emission at most times and more than a full cycle is covered for this star. A new X-ray maximum was observed around 2012 that is again followed by gentle dimming over the recent years. The temporal evolution of the X-ray emission can be well understood, in analogy to the 11 year solar-cycle, by coronal activity cycles with different amplitudes and periods operating in both stars.

研究の動機と目的

• 太陽型の星である α Centauri A および B の長期間にわたるコロナ活動周期を X線観測を用いて調査すること。
• これらの星における X線活動周期の周期、振幅、時間的変化を特定し、太陽の11年周期と比較すること。
• 活動極大期および極小期におけるコロナプラズマのスペクトル的・時間的挙動を分析し、特に温度依存の放射度分布に注目すること。
• 低活動期における機器のキャリブレーション差が X線輝度測定に与える影響を評価すること。
• 磁気活動が近接する、ゆっくり回転する星における X線放射の変動をどのように決定づけるかを理解すること。

提案手法

• XMM-Newton（2003–2016年）および Chandra HRC-I（2005–2016年）を用いた α Centauri A/B の長期間 X線モニタリング。観測は数年にわたる間隔をあけて実施された。
• XMM-Newton EPIC MOS および pn ディテクタを用い、0.2–2.0 keV のエネルギー帯域で X線光度曲線および中分解能スペクトルを抽出した。
• Chandra HRC-I のカウントレートを用いて、特に低活動期における二重星成分の高空間分解能分離を実施した。
• 活動極大期および極小期における XMM データのスペクトルモデリングを実施し、温度成分（1–10 MK）ごとの放射度分布を導出した。
• XMM-Newton と Chandra 間のエネルギー依存応答差を補正するためのキャリブレーション補正を実施した。特に 1 MK 帯域で顕著な差が見られた。
• XMM と Chandra のデータを統合することで、特に α Centauri B の 2012 年の活動極大期における時間的サンプリングが向上した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 α Centauri A および B は、太陽の11年周期に類似した検出可能なコロナ活動周期を示すか？
• RQ2 α Centauri A および B の X線活動周期の周期と振幅は何か？また、太陽周期の特徴とどのように比較できるか？
• RQ3 活動極大期および極小期における、異なるプラズマ温度（1–10 MK）における X線放射度はどのように変化するか？
• RQ4 なぜ α Centauri A は 2005 年から 2012 年にかけて XMM-Newton 観測でほとんど検出不能であったのか？また、最近の再発光の原因は何か？
• RQ5 観測された X線変動はエネルギー依存的であるとされるが、これは活発領域やフレアの存在とどのように関連しているか？

主な発見

• 太陽類縁星である α Centauri A は、約2005年から2012年までほぼ10年間の X線最小期を経て、明確な再発光を示し、コロナ活動の再活性を示している。
• α Centauri A の X線輝度は最小期から最大期にかけて約10倍に増加し、推定周期は 15–20 年であるが、完全な周期の観測はまだ完了していない。
• α Centauri B は、8–9 年周期の良好にサンプリングされたコロナ活動周期を示しており、XMM-Newton データでは2回の極大期と1回の極小期が確認された。
• α Centauri B の X線輝度比 L_Xmax/L_Xmin は約 6–9 であり、2012 年の極大期では基準的な極大期よりも 60–70% 明るく、増強が確認された。
• スペクトル解析により、極小期には高温プラズマ（3–10 MK）の放射度が1桁低下しているのに対し、低温プラズマ（1–2 MK）は数倍程度の低下にとどまっている。
• 2012 年の XMM 観測における α Centauri B の X線輝度は L_X ≈ 4×10²⁷ erg s⁻¹ に達し、30年以上来ない準静的レベルの最高値であった。より硬いスペクトルと強化された 8 MK 成分は、活発領域の存在を示している。