[論文レビュー] Detached eclipsing binaries as primary distance and age indicators

B. Paczyński|arXiv (Cornell University)|Aug 14, 1996

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、分光および光度観測を通じて直接的に星の質量、半径、光度、距離を測定することにより、分離した食連星が、局所群銀河への距離および年齢の高精度な一次指標として機能することを提案する。表面輝度の色または線幅比からのモデル大気の校正を組み合わせることで、この手法は局所群銀河への距離測定を約1%の精度で可能にし、主系列の転回点近傍における質量-光度関係を用いた星の進化理論の高精度な検証を可能にする。

ABSTRACT

Detached eclipsing double line spectroscopic binaries offer an opportunity to measure directly stellar parameters: mass, luminosity, radius, as well as the distance. The only non-trivial step is the need to determine surface brightness of each component on the basis of something measurable, like the color or the line ratios. Modern model atmospheres provide a fairly good calibration of that relation, but empirical verification is possible, and it is needed to achieve the highest accuracy. When this approach is fully developed the detached eclipsing binaries should provide direct (single step) distances with about 1% accuracy to all galaxies in the Local Group. Recent discovery of numerous detached eclipsing binaries near the main sequence turn-off points in several globular clusters (Kaluzny et al. 1996a,b) will be followed by accurate determinations of distances, masses and luminosities. The empirical the mass - luminosity relation near the main sequence turn-off point will allow accurate age and helium determinations, and a check on the stellar evolution theory.

研究の動機と目的

• 局所群の銀河への距離を、分離した食連星を用いて直接的・一括処理で測定するための方法を開発すること。
• 主系列の転回点近傍における高精度な質量-光度関係を用いて、星の年齢およびヘリウム分率を正確に決定すること。
• 現代のモデル大気を用い、色や線幅比といった観測可能な量から表面輝度を校正すること。
• 観測された質量-光度関係と理論的予測を比較することで、星の進化理論を検証すること。
• 最近の球状星団における食連星の発見を活用し、高精度な天体物理学的測定を実現すること。

提案手法

• 両星のスペクトル線のダブルラインを用いて、径速度および軌道要素を測定する。
• 光度曲線を用いて、軌道の傾き、食の深さ、相対的半径を決定する。
• 径速度解と光度曲線解を統合して、両星の絶対的質量、半径、光度を導出する。
• モデル大気を校正手段として用い、観測された色または線幅比から表面輝度を推定する。
• 表面輝度関係を用いて、視等級と絶対光度から直接的に距離モジュラスを決定する。
• 主系列の転回点近傍での導出された質量-光度関係を用いて、星の年齢およびヘリウム分率を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分離した食連星は、表面輝度が適切に校正された場合、局所群銀河への距離を約1%の精度で直接的・一括処理で測定可能か？
• RQ2 色や線幅比といった観測可能な量から表面輝度をどの程度正確に校正できるか？
• RQ3 主系列の転回点近傍における観測された質量-光度関係が、星の年齢およびヘリウム分率をどの程度まで制約できるか？
• RQ4 モデル大気の校正を経験的に検証することで、距離および年齢の決定精度が向上するか？
• RQ5 球状星団における食連星の観測パラメータは、星の進化理論の予測をどの程度まで検証できるか？

主な発見

• 表面輝度が適切に校正された場合、分離した食連星は、局所群銀河への距離を約1%の精度で直接的測定可能である。
• 球状星団における主系列の転回点近傍に多数の食連星が発見されたことで、距離、質量、光度の高精度な決定が可能になった。
• 色や線幅比からの表面輝度関係の経験的校正は、距離および年齢推定の最高精度を達成する上で不可欠である。
• 主系列の転回点近傍における観測された質量-光度関係は、星の年齢およびヘリウム分率の正確な決定を可能にする。
• 観測された質量-光度関係と理論的予測を比較することで、星の進化理論を検証する強力な手法を提供する。
• この手法は、中間距離指標に依存せず、物理的に根拠のある方法で銀河間距離スケールを校正する強固な手法を提供する。