[論文レビュー] Eclipsing binaries observed with the WIRE satellite I. Discovery and photometric analysis of the new bright A0IV eclipsing binary Psi Centauri

H. Bruntt, J. Southworth+4 more|ArXiv.org|Jun 22, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 21

ひとこと要約

本研究では、WIRE衛星およびSMEIカメラを用いた明るいA0 IV型食連星ψ Centauriの高精度光度測定を行い、38.8日周期の離心軌道と、半径の著しい差異に起因する完全日食を明らかにした。解析により、0.1%のランダム不確実性を有する相対的半径が得られ、主星に低振幅のgモード振動が存在することが判明し、2–3 M⊙星における星の進化モデルと星震学の検証に重要な系である。

ABSTRACT

Determinations of stellar mass and radius with realistic uncertainties at the level of 1% provide important constraints on models of stellar structure and evolution. We present a high-precision light curve of the A0IV star Psi Centauri, from the star tracker on board the WIRE satellite and the Solar Mass Ejection Imager camera on the Coriolis spacecraft. The data show that Psi Cen is an eccentric eclipsing binary system with a relatively long orbital period. The WIRE light curve extends over 28.7 nights and contains 41334 observations with 2 mmag point-to-point scatter. The eclipse depths are 0.28 and 0.16 mag, and show that the two eclipsing components of Psi Cen have very different radii. As a consequence, the secondary eclipse is total. We find the eccentricity to be e=0.55 with an orbital period of 38.8 days from combining the WIRE light curve with data taken over two years from the Solar Mass Ejection Imager camera. We have fitted the light curve with EBOP and have assessed the uncertainties of the resulting parameters using Monte Carlo simulations. The fractional radii of the stars and the inclination of the orbit have random errors of only 0.1% and 0.01 degrees, respectively, but the systematic uncertainty in these quantities may be somewhat larger. We have used photometric calibrations to estimate the effective temperatures of the components of Psi Cen to be 10450+-300 and 8800+-300 K, indicating masses of about 3.1 and 2.0 Msun. There is evidence in the WIRE light curve for g-mode pulsations in the primary star.

研究の動機と目的

• 宇宙望遠鏡を用いた光度測定により、A0 IV型食連星ψ Centauriの基本的パラメータを高精度に測定すること。
• 軌道の離心率と完全日食の影響が、半径および軌道傾きの精度に与える影響を評価すること。
• 高精度光曲線を用いて、主星に星の振動が存在するかを調査すること。
• 特に対流過剰拡散と混合長尺度の記述に関する理論的星の進化モデルの検証に役立つ基準系を提供すること。
• 主星に潜在するgモード振動を同定することで、将来的な星震学的解析を可能にすること。

提案手法

• WIRE衛星の星追跡器（28.7日、41,334回の観測、2 mmagの散乱）およびSMEIカメラ（2年間のベースライン）から高精度光曲線を取得した。
• WIREとSMEIの光曲線を統合し、軌道周期を高精度に決定した：38.81252(29)日。
• ebopコードを用いて光曲線をフィットさせ、相対的半径や軌道傾きを含む光度的パラメータを導出した。
• モンテカルロシミュレーションを用いて光度的パラメータのランダム不確実性を推定し、相対的半径の不確実性を0.1%まで低減した。
• 振幅スペクトル解析を実施し、1–24 c/dayの周波数範囲における低周波数モードの探索を行った。
• 観測された振動周波数を理論的モデルと比較し、主星にgモード振動が存在すると暫定的に同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 食連星ψ Centauriの正確な軌道的・光度的パラメータ、特に離心率と軌道周期は何か？
• RQ2 2成分の半径と軌道傾きはどのように比較されるか。また、星の進化モデルにどのような制約を課えるか？
• RQ3 主星に検出可能な振動モードが存在するか。その性質と周波数は何か？
• RQ4 観測されたパラメータは、特に対流過剰拡散と混合長尺度に関する現在の星の進化モデルに、どの程度挑戦的または精緻化するか？
• RQ5 その振動特性から、星震学的研究の対象として本系が実用的であるか？

主な発見

• WIREとSMEIの光曲線を統合した結果、ψ Centauriの軌道周期は38.81252(29)日と高精度に測定された。
• 離心率e = 0.55の離心軌道を示し、成分間の半径差が著しいため、完全日食が発生する。
• 星の相対的半径のランダム不確実性はわずか0.1%であり、軌道傾きの不確実性は0.01°であった。
• 2.0および5.1 c/dayの2つの顕著な振動ピークが検出され、振幅は0.2 mmagであった。これらは主星における低振幅gモード振動と解釈された。
• 光度校正により、成分の有効温度はそれぞれ10,450 ± 300 Kおよび8,800 ± 300 Kと推定され、質量は約3.1および2.0 M⊙とされた。
• 半径の系統的不確実性は最大で0.3%と推定されたが、光曲線モデリングアルゴリズムの改善に伴い、より正確な評価が待った。