[論文レビュー] First evidence of pulsations in Vega? Results of today's most extensive spectroscopic search

T. Böhm, F. Lignières+6 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 16被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、TBLおよびCFHT望遠鏡を用いた高精度径速度測定により、ベガにおける低振幅脈動の初の分光的証拠が提示された。振幅が8 m s⁻¹未塔であり、機器上の課題も想定されるが、複数回の観測で5–13 d⁻¹の周期的信号が一貫して検出されたことから、恒星脈動が内在的である可能性が示唆される。これは、基本モード周波数に近い可能性があるが、励起機構は未解明のままである。

ABSTRACT

The impact of rapid rotation on stellar evolution theory remains poorly understood as of today. Vega is a special object in this context as spectroscopic and interferometric studies have shown that it is a rapid rotator seen nearly pole one, a rare orientation particularly interesting for seismic studies. In this paper we present a first systematic search for pulsations in Vega. The goal of the present work is to detect for the first time pulsations in a rapidly rotating star seen nearly pole-on. Vega was monitored in quasi-continuous high-resolution echelle spectroscopy. A total of 4478 spectra were obtained within 3 individual runs in 2008, 2009 and 2010 at high resolution. This data set should represent the most extensive high S/N, high resolution quasi-continuous survey obtained on Vega as of today. Equivalent photospheric absorption profiles were calculated for the stellar spectrum, but also for the telluric lines acting as a radial velocity reference. Residual velocities were analysed and periodic low amplitude variations, potentially indicative of stellar pulsations, detected. All three data sets revealed the presence of residual periodic variations: 5.32 and 9.19 c/d, (A approx 6 m/s) in 2008, 12.71 and 13.25 c/d, (A approx 8 m/s) in 2009 and 5.42 and 10.82 c/d, (A approx 3-4 m/s) in 2010. A Lomb-Scargle periodogram of each velocity bin of the equivalent profile was performed for the 2010 run, not showing the presence of any higher order nrp mode. It is too early to conclude that the variations are due to stellar pulsations, and a confirmation of the detection with a highly stable spectrograph is a necessary next step. If pulsations are confirmed, their very small amplitudes show that the star would belong to a category of very "quiet" pulsators.

研究の動機と目的

• これまでで最も広範な分光的データセットを用いて、ベガにおける低振幅脈動を探索すること。
• 急速に回転する、極軸を向いたベガが、検出可能な脈動的変動を示すかどうかを特定すること。
• 検出された周期的信号が、機器的または大気的要因に起因するものでないことを除外すること。
• ベガが将来の高精度星震動学の対象としての可能性を評価すること。

提案手法

• TBL（2008年、2010年）およびCFHT（2009年）望遠鏡を用い、安定した分光計を用いて高精度径速度測定を実施した。
• 大気中の水蒸気吸収線を絶対波長基準として用い、径速度校正を10–15 m s⁻¹の精度で達成した。
• 周期的変動を検出するために、Period04を用いてラインおよび連続スペクトルプロファイルの両方の径速度曲線を分析した。
• 夜間の径速度ドリフトを2次多項式のデトレンド処理により補正し、恒星固有の信号を分離した。
• 複数夜にわたる信号のコherエンス性および観測開始時刻との位相依存性の欠如を用いて、地上大気線の変動を除外した。
• 複数の光球線をマルチプレックス化して合成したスペクトルラインプロファイルにより、信号対雑音比の向上と一貫性の向上を図った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の分光的精度で、ベガにおける低振幅脈動は検出可能か？
• RQ2 検出された周期的信号は、恒星脈動由来であるか、それとも機器的・大気的要因由来か？
• RQ3 観測された周波数は、ベガに対して理論的に予想される脈動モードと整合的か？
• RQ4 複数夜にわたる信号のコherエンス性は、地上大気線の変動が原因である可能性を排除できるか？
• RQ5 ベガがHR図における位置を考慮した場合、観測された振幅および周波数の有意性は何か？

主な発見

• 3回の観測実行すべての残差曲線において、8 m s⁻¹未塔の低振幅で多周期的な径速度変動が検出された。
• 検出された周波数は約5～13 d⁻¹の範囲にあり、過去の文献で報告された値と整合的であり、ベガの基本モード周波数に近い。
• ラインプロファイルおよび連続スペクトルプロファイルの両方で同じ周波数パターンが観測されたため、現在の精度レベルではラインプロファイルの顕著な変化は認められなかった。
• 3～5日連続して信号がコherンスを示し、観測開始時刻との位相相関が認められないことから、地上大気線の変動が原因である可能性は低い。
• 機器的要因は原因でないと除外された。これは、機器的影響が分光的および偏光的データの両方で同位相の変動を引き起こすはずであり、観測ではそのような変動は認められなかったため。
• 結果から、ベガは非常に静穏な脈動星である可能性があり、一時的に高振幅のイベントを示す可能性がある。今後、高精度の継続的モニタリングが求められる。