[論文レビュー] Doppler imaging of stellar surface structure - XXIV. The lithium-rich single K-giants DP Canum Venaticorum and DI Piscium

Zs. Kővári, H. Korhonen+4 more|Repository of the Academy's Library (Library of the Hungarian Academy of Sciences)|Jan 3, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 37被引用数 15

ひとこと要約

本研究は、リチウム過剰K超巨星DP Canum VenaticorumおよびDI Pisciumにおける、初めてのドップラー画像化を報告する。低緯度に位置するスポットが600–800 Kの温度対比を示し、太陽型とは逆の差動回転（α ≈ −0.035）の証拠が得られた。これらの結果は、第一対流混合以降の状態にあり、磁気活動が強化されているK超巨星としての特徴を支持しており、表面のスポット構造と異常に高いリチウム分画との関連を示している。

ABSTRACT

We present the first Doppler imaging study of the two rapidly rotating, single K-giants DP CVn and DI Psc in order to study the surface spot configuration and to pinpoint their stellar evolutionary status. Optical spectroscopy and photometry are used to determine the fundamental astrophysical properties. Doppler imaging is applied to recover the surface temperature distribution for both stars, while photometric light-curve inversions are carried out for studying the long-term changes of the surface activity of DP CVn. Surface differential rotation of DP CVn is estimated from cross-correlating the available subsequent Doppler reconstructions separated by roughly one rotation period. Both stars appear to have higher than normal lithium abundance, LTE log n of 2.28 (DP CVn) and 2.20 (DI Psc), and are supposed to be located at the end of the first Li dredge-up on the RGB. Photometric observations reveal rotational modulation with a period of 14.010 d (DP CVn) and 18.066 d (DI Psc). Doppler reconstructions from the available mapping lines well agree in the revealed spot patterns, recovering rather low latitude spots for both stars with temperature contrasts of Delta T ~ 600-800 K below the unspotted photospheric background. Spots at higher latitudes are also found but either with less contrast (DP CVn) or with smaller extent (DI Psc). A preliminary antisolar-type differential rotation with alpha=-0.035 is found for DP CVn from cross-correlating the subsequent Doppler images. Long-term photometric analysis supports the existence of active longitudes, as well as the differential rotation.

研究の動機と目的

• 2つの急速回転するリチウム過剰単星K超巨星、DP Canum VenaticorumおよびDI Pisciumの表面スポット配置を調査すること。
• 表面温度分布および活動パターンの分析を通じて、これらの星の進化状態を特定すること。
• 進化したK超巨星における異常な高いリチウム分画と磁気表面活動との関連を探索すること。
• 複数回転にわたるドップラー画像再構成を用いて、差動回転の存在と性質を評価すること。
• 長期間の光度変動を検討し、活性領域の縁や変化するスポット分布の証拠を調査すること。

提案手法

• 光学分光法および光度測定法を用いて、投影回転速度および効果的温度を含む基本的星像パラメータを導出する。
• 時間分解分光データから表面温度マップを再構成するため、逆問題技術を用いてスポットパターンを回復するドップラー画像法を適用する。
• 光度曲線の逆問題を解き、複数の観測シーズンにわたる表面活動およびスポット分布の長期的変化を研究する。
• 連続するドップラー再構成の相関を用いて表面差動回転を推定し、αを差動回転係数として定義する。
• 光度曲線のフーリエ解析を用いて、異なる観測エポックにおける自転周期を特定し、周期の変動を評価する。
• 周期決定の精度を向上させるために、ピリオドグラム法（例：Lomb法）および時系列解析ツール（TSPA）を分析に組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 リチウム過剰K超巨星DP CVnおよびDI Pscの表面スポット配置はどのようなものであり、一般的な巨星と比べてどう異なるか？
• RQ2 これらの急速回転K超巨星における差動回転の性質は何か？太陽型か逆太陽型のパターンに従うか？
• RQ3 長期間の光度変動は、星面における活性領域およびスポット分布の変化をどのように反映しているか？
• RQ4 これらの星に観測された高いリチウム分画は、表面磁気活動およびスポット構造と関連しているとみるべきか？
• RQ5 第一リチウム対流混合の文脈において、これらの星の進化状態はどのように特定されるか？また、ヘルツシュプル・ラッセル図における位置は？

主な発見

• DP CVnおよびDI Pscの両星は、それぞれLTE log n(Li)が2.28および2.20の高いリチウム分画を示しており、第一対流混合以降の超巨星であると示唆される。
• ドップラー画像法により、主に低緯度に位置するスポットが特定され、光球背景より約ΔT ≈ 600–800 Kの温度対比を示した。
• 連続するドップラー再構成の相関から、DP CVnでは逆太陽型差動回転が推定され、差動回転係数α ≈ −0.035が得られた。
• 光度測定解析により、DP CVnの自転周期は14.010 d、DI Pscは18.066 dであり、長期的に低緯度方向へのスポット移動の兆候が観測された。
• 光度データのフーリエ解析により、最初の半期では13.862 ± 0.035 d、2番目の半期では14.012 ± 0.028 dの周期が得られ、最小剪断α ≈ −0.01を支持し、逆太陽型差動回転と整合的であった。
• 主な極域スポットの欠如と、2002.26年の半球的スポット集中は、磁気的に飽和した均等なスポット分布を示しており、高Li分画と関連している可能性がある。