[論文レビュー] Fundamental Parameters of Nearby Stars from the Comparison with Evolutionary Calculations: Masses, Radii and Effective temperatures

Carlos Allende Prieto, David L. Lambert|ArXiv.org|Nov 2, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 25

ひとこと要約

本稿では、近傍星の観測された色mag図上の位置を理論的星の進化等温線と比較することにより、質量、半径、有効温度といった基本的星のパラメータを導出する手法を提示する。100 pc圏内の17,219個の星についてのヒッパルコスデータを用いたアプローチにより、半径では約6%、質量では約8%、有効温度では約2%の不確実性を達成し、食連星と赤外線フラックス法による検証を通じて、太陽系金属量の星において高い精度を示している。

ABSTRACT

The Hipparcos mission has made it possible to constrain the positions of nearby field stars in the colour-magnitude diagram with very high accuracy. These positions can be compared with the predictions of stellar evolutionary calculations to provide information on the basic parameters of the stars: masses, radii, effective temperatures, ages, and chemical composition. The degeneracy between mass, age, and metallicity is not so large as to prevent a reliable estimate of masses, radii and effective temperatures, at least for stars of solar metallicity. The evolutionary models of Bertelli et al. (1994) predict those parameters finely, and furthermore, the applied transformation from the theoretical (log g-Teff) to the observational (Mv-B-V) plane is precise enough to derive radii with an uncertainty of ~ 6%, masses within ~ 8%, and Teffs within ~ 2% for a certain range of the stellar parameters. This is demonstrated by means of comparison with the measurements in eclipsing binaries and the InfraRed Flux Method. The application of the interpolation procedure in the theoretical isochrones to the stars within 100 pc from the Sun observed with Hipparcos provides estimates for 17,219 stars

研究の動機と目的

• 近傍の場所星の色mag図における観測位置を用いて、星の基本的パラメータ（質量、半径、有効温度）を推定すること。
• 食連星と赤外線フラックス法による独立測定と比較することで、星の進化モデルのパラメータ回復の信頼性を評価すること。
• 太陽系金属量の星において、HR図における質量、年齢、金属量のデゲネラシーを定量化すること。
• ヒッパルコスの位置測定データを用いて、太陽の100 pc圏内の17,219個の星のサンプルにこの手法を適用すること。

提案手法

• ベルテーリら（1994）の理論的等温線を用い、質量は0.1から100 M⊙、金属量は[M/H] = -1.7から0.4、年齢は4×10⁶から2×10¹⁰年をカバーする。
• モデル大気（カーラック 1992）とボリオメトリック補正を用いて、理論的（log g – T_eff）平面から観測的（M_V – B–V）平面への変換を実施する。
• 観測された色mag図上の位置に一致するよう理論的等温線における補間を実行し、星のパラメータを回復する。
• 独立測定（質量と半径は食連星系、有効温度は赤外線フラックス法）を用いて手法の妥当性を検証する。
• ヒッパルコスカタログを用いて、太陽の100 pc圏内の17,219個の星の正確な視差と視等級を取得する。
• 理論的平面と観測的平面の間の変換に関する系統的差異を評価し、実測値との比較を通じて導出パラメータの不確実性を定量化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 進化モデルを用いて色mag図から星の質量、半径、有効温度をどれほど信頼性高く回復できるか。
• RQ2 太陽系金属量の星において、質量、年齢、金属量のデゲネラシーは、星のパラメータ決定にどの程度顕著か。
• RQ3 食連星と赤外線フラックス法による実測値と比較した場合、ベルテーリら（1994）の理論的等温線はどの程度正確か。
• RQ4 ヒッパルコスデータを用いて大規模な近傍星サンプルにこの手法を適用した際の、導出パラメータの不確実性はどの程度か。
• RQ5 放射圧力、対流処理、金属量といったモデル仮定の違いが、理論的平面から観測的平面への変換にどのように影響を与えるか。

主な発見

• 食連星測定と比較した結果、半径の不確実性は約6%に達している。
• 太陽系金属量の星において、質量は約8%の不確実性で導出されている。
• 赤外線フラックス法による検証を通じて、有効温度は約2%の精度で推定されている。
• 理論的（log g – T_eff）平面から観測的（M_V – B–V）平面への変換は、信頼できるパラメータ回復を可能にするほど十分に正確である。
• 100 pc圏内の星に対して、ヒッパルコスデータとベルテーリら（1994）の等温線を用いて、17,219個の星の基本的パラメータが正常に推定された。
• 変換における系統的差異は、主にモデル大気とボリオメトリック補正の違いに起因するが、カーラック（1992）のモデルは十分に適切に機能している。