[論文レビュー] Doppler imaging an X-ray flare on the ultrafast rotator BO Mic - A contemporaneous multiwavelength study using XMM-Newton and VLT

Uwe Wolter, J. Robrade+2 more|ArXiv.org|Dec 6, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 16被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、同時観測されたXMM-NewtonおよびVLTデータを用いて、超高速回転するK型矮星BO MicにおけるX線フレアの最初のドップラー像による局在化を報告する。フレアはX線、UV、Hα放射で検出されたが、白色光では検出されず、星面の中央付近（0.4星半径未満）の中緯度に位置し、主要な光球面スポットとは関連しない。これは、支配的スポット集団とは異なる場所に位置する明確な磁気再結合領域であることを示唆している。

ABSTRACT

We present an analysis of contemporaneous photospheric, chromospheric and coronal structures on the highly active K-dwarf star BO Mic (Speedy Mic). We localize a moderate flare in the stellar atmosphere and study its energetics, size and thermal behaviour. The analysis is based on strictly simultaneous X-ray, UV- and optical observations carried out by XMM-Newton and the VLT. We use Doppler imaging and related methods for the localization of features. Based on X-ray spectroscopy we study the the coronal plasma in and outside the flare. The flare emits in X-rays and UV, but is not detected in white light; it is located at intermediate latitude between an extended spot group and the weakly spotted pole. We estimate its height below 0.4 stellar radii making it clearly distinct in longitude and height from the prominences found about two stellar radii above the surface. While BO Mic's photospheric brightness is modulated due to extended starspots, neither the chromospheric nor the X-ray emission show a pronounced rotational modulation.

研究の動機と目的

• 同時多波長観測を用いてBO Micにおける中程度のX線フレアの局在化を試みる。
• フレアの星面における空間的分布とエネルギー特性を特定する。
• フレア発生位置と光球面スポット構造との関係を調査する。
• フレア発生時におけるコロナプラズマの熱的進化と発光度測定値を評価する。
• AB Dorのような他の活発星と比較してフレアの性質を検討する。

提案手法

• 高分解能のUVES分光法を用いたドップラー像法（DI）により、光球面スポット分布とフレア発生位置の再構築を行う。
• XMM-Newton EPICおよびOMの同時観測により、X線および可視光の光度曲線と分光法を取得する。
• APECモデルを用いたX線スペクトルフィッティングと、複数温度プラズマの仮定により、発光度測定値と温度を導出する。
• Ca II K線の径方向速度追跡により、大気中のコロナフレア発生位置を局在化する。
• OMデータにおける一致損失を考慮し、バックグラウンド差分光度曲線と相対分光度法を用いる。
• 1.1星周期にわたる142枚のUVESスペクトル（6000 ÅでSN比約400）を対象に、Cldiアルゴリズムを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BO MicにおけるX線フレアは星面の大気中でどこに位置し、光球面スポットとどのように関係しているか？
• RQ2 X線およびUV放射によって測定されたフレアの熱的・エネルギー的挙動は何か？
• RQ3 なぜフレアは白色光で検出されないのか？これはフレアの高さと幾何学的構造にどのような含意をもたらすか？
• RQ4 フレアの回転位相は、支配的光球面スポットおよびプロミネンスと比較してどうなっているか？
• RQ5 太陽フレアモデルが予測するように、フレアは磁気ノードポイントに関連しているとみなせるか？

主な発見

• X線フレアは中緯度に位置し、星半径の0.4未塔以下にあり、主な光球面スポット集団とは関連しない。
• フレアのピーク軟X線出力は約10^30 erg/sであり、ピーク放射度と全エネルギーの両面で、太陽の大規模フレアの100倍以上に相当する。
• フレアは白色光で検出されず、星の全放射の約10^-3の光学連続スペクトル寄与に一致する。
• コロナおよびコロナフレア放射は弱い変調を示すが、光球面明るさの強い変調とは対照的であり、活動成分の分離が示唆される。
• フレアは回転位相φ ≈ 2.0および4.0に発生しており、主なスポット集団と同じ半球上、または極付近に位置していたが、顕著なスポット特徴とは一致しなかった。
• フレアの高さと挙動は、AB Dorのコロナ構造と一致しており、BO MicとAB Dorが超高速回転星として類似性を示していることを支持する。