[論文レビュー] Evaluating GAIA performances on eclipsing binaries. I. Orbits and stellar parameters for V505 Per, V570 Per and OO Peg

U. Munari, T. Tomov+8 more|ArXiv.org|May 8, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 12被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、V505 Per、V570 Per、およびOO Pegに対するシミュレートされたHipparcos光度測定と高分解能地上望遠鏡分光測定を用いて、Gaiaが分離型食連星に対して期待される性能を評価している。分光測定を高分解能で実施した場合、良好に観測された分離型連星に対して、星の質量および半径の決定において1%の精度を達成できることを示しており、宇宙ミッションが高精度な星のパラメータを導出する可能性を裏付けている。

ABSTRACT

The orbits and physical parameters of three detached, double-lined A-F eclipsing binaries have been derived combining H_P, V_T, B_T photometry from the Hipparcos/Tycho mission with 8500-8750 Ang ground-based spectroscopy, mimicking the photometric+spectroscopic observations that should be obtained by GAIA, the approved Cornerstone 6 mission by ESA. This study has two main objectives, namely (a) to derive reasonable orbits for a number of new eclipsing binaries and (b) to evaluate the expected performances by GAIA on eclipsing binaries and the accuracy achievable on the determination of fundamental stellar parameters like masses and radii. It is shown that a 1% precision in the basic stellar parameters can be achieved by GAIA on well observed detached eclipsing binaries provided that the spectroscopic observations are performed at high enough resolution. Other types of eclipsing binaries (including semi-detached and contact types) and different spectral types will be investigated in following papers along this series.

研究の動機と目的

• シミュレートされたGaiaに類似した観測を用いて、3つの分離型二重線食連星の正確な軌道的・物理的パラメータを導出すること。
• 質量、半径、温度、表面重力といった星の基本的パラメータの決定におけるGaiaの期待される精度を評価すること。
• 高分解能分光測定と複数エポックの光度測定が、星のパラメータ決定の精度に与える影響を評価すること。
• モデルから導かれた距離とHipparcosの三角視差を比較し、軌道解の品質を検証すること。
• Gaiaの観測制度下で、一部の分離型連星に対して1%の精度を達成することが可能かどうかを検証すること。

提案手法

• Hipparcosの$H_P$、$V_T$、$B_T$光度測定と高分解能地上分光測定（8500–8750 Å）を組み合わせ、Gaiaの複数エポックの光度測定と分光測定を模擬した。
• 改良されたモデリング手法を用いたWilson-Devinneyコードを用い、光曲線と径速度曲線を同時にフィットした。
• Kuruczモデル大気を用いたスペクトル合成解析を実施し、シミュレートされたGaiaスペクトルから有効温度と表面重力を導出した。
• モデルから導かれた距離を検証するため、Hipparcosの三角視差をベンチマークとして用いた。
• 既知の値と誤差推定値との比較により、軌道要素および星のパラメータの精度を評価した。
• 特に食の位相カバレッジと径速度精度に与える影響を踏まえ、光度測定のサンプリング密度と分光分解能がパラメータ精度に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実際の観測条件下において、Gaiaは分離型食連星の星の質量および半径の決定において1%の精度を達成できるか？
• RQ2 高分解能分光測定は、食連星系における有効温度および表面重力の測定精度にどのように影響するか？
• RQ3 モデルから導かれた距離とHipparcosの三角視差は、食連星に対してどの程度一致するか？
• RQ4 複数エポックの光度測定（特に3つの独立した視線方向を含む）は、食の位相カバレッジとパラメータ精度の向上にどのような役割を果たすか？
• RQ5 Gaiaの同時的なアストロメトリー、光度測定、分光測定は、地上観測法と比較して、より頑健で誤差の小さい星のパラメータ解を可能にするか？

主な発見

• 分光測定を高分解能で実施した場合、良好に観測された分離型連星に対して、Gaiaは星の質量および半径の決定において1%の精度を達成できる。
• 光曲線と径速度曲線のモデリングにより、3つの標的連星に対して、Hipparcosの三角視差よりも高い精度の距離が得られた。
• モデルから導かれた距離とHipparcosの視差は、それぞれの不確実性の範囲内で一致しており、軌道解の信頼性が裏付けられた。
• シミュレートされたGaiaスペクトル（0.25 Å/pixの分散、0.5 Åの分解能）から導かれた有効温度と表面重力は、それぞれ±30 Kおよび0.1 dexの精度で得られた。
• Gaiaの高精度アストロメトリーと多バンド光度測定の組み合わせにより、特に3つの独立した視線方向を組み合わせた場合、食の位相カバレッジとパラメータ精度が顕著に向上した。
• 本研究は、Gaiaがアストロメトリー、光度測定、分光測定を統合的に提供する独自の組み合わせにより、従来の地上観測法よりも信頼性が高く誤差の小さい星のパラメータの決定が可能であることを確認した。