[論文レビュー] FUNDPAR: A Program for deriving Fundamental Parameters from Equivalent Widths

C. Saffe|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 9被引用数 7

ひとこと要約

FUNDPAR は、鉄線の等価幅を用いて、イオン化平衡および励起平衡を満たすように、太陽型星の基本的星像パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]、ξ）を導出する FORTRAN プログラムである。反復的パラメータ調整は、ATLASモデル大気と MOOG 偽装分析を組み合わせた χ² 最小化プロセスを経て行われ、58 項の系外惑星系星に対して正確な結果が得られ、文献値と整合的である。

ABSTRACT

We implemented a fortran code that determine fundamental parameters of solar type stars from a list of Fe line equivalent widths. The solution should verify 3 conditions in the standard method: ionization equilibrium, excitation equilibrium and independence between metallicity and equivalent widths. We added the condition that the input metallicity of the model atmosphere should be similar to the output metallicity derived with equivalent widths. Solar-scaled Kurucz model atmospheres with NEWODF opacities are calculated with an independent program. Parameter files control different details, such as the mixing-length parameter, the overshooting, the damping of the lines and the weight factors in the definition of the chi2 function. FUNDPAR derive the uncertainties following 2 methods: the criteria of Gonzalez & Vanture (1998) and the dispersion using the chi2 function. The code use the 2009 version of the MOOG program. The results derived with FUNDPAR are in agreement with previous determinations in the literature. In particular we obtained the fundamental parameters of 58 exoplanet host stars. The program is freely available from the web (http://icate-conicet.gob.ar/saffe/fundpar/).

研究の動機と目的

• 太陽型星の鉄線の等価幅から、基本的星像パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]、ξ）を自動で信頼性高く導出するためのツールを開発すること。
• 鉄のイオン化平衡（Fe I/Fe II）、励起ポテンシャル依存性の不在、金属量依存性の不在という3つの標準的平衡条件を満たすこと。
• 入力モデル大気の金属量と、等価幅から導出された金属量との整合性を保証すること。
• Gonzalez & Vanture (1998) の手法と χ² 散布解析の両方を用いて、誤差推定値を提供すること。
• 58 項の主系列の系外惑星系星のサンプルにこの手法を適用し、それらが金属量に富んでいるという性質を確認すること。

提案手法

• プログラムは、Teff、log g、[Fe/H]、微乱流速度（ξ）の4次元反復的最小化を、初期推定値（デフォルト：5000 K、4.00 dex、-0.10 dex、1.00 km/s）から開始する。
• 各パラメータセットに対して、ATLAS9 への atlas.launcher インターフェースを介して Kurucz モデル大気を生成し、Kurucz グリッドから最も近いモデルを選択して精錬する。
• subroutine 'kurucz2moog' を用いて、モデル大気を MOOG 読み取り可能な形式に変換し、MOOG 偽装分析コードとの互換性を確保する。
• MOOG は 'abfind' ドライバを用いて、観測された等価幅から Fe I および Fe II の分画量を計算し、導出された [Fe/H] 値を返す。
• χ² 関数は、3つの残差（イオン化平衡 c₁²、励起平衡 c₂²、金属量独立性 c₃²）の重み付き和として計算され、ユーザーが定義した重み（w₁、w₂、w₃）を用いる。
• 下り坂法を用いて反復的にパラメータを調整し、χ² 値が収束するまで繰り返し、3つの平衡条件がすべて満たされるようにする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 完全に自動化された FORTRAN コードは、イオン化平衡および励起平衡を満たしながら、等価幅から星像基本パラメータを信頼性高く導出できるか？
• RQ2 well-studied な系外惑星系星に対して、文献値と比較した場合、導出されたパラメータの正確さはどの程度か？
• RQ3 モデル大気の入力金属量と出力金属量との整合性が、パラメータの信頼性をどの程度向上させるか？
• RQ4 導出されたパラメータの誤差は何か？ また、Gonzalez & Vanture (1998) の手法と χ² 散布推定法の結果はどのように比較されるか？
• RQ5 この手法は、従来の文献で報告されたように、系外惑星系星における金属量に富んだ傾向を的確に特定できるか？

主な発見

• FUNDPAR は、58 項の主系列の系外惑星系星について、金属量に富んでいるという性質を確認し、従来の文献結果と整合的である基本的パラメータを正常に導出した。
• χ² 関数が主な収束基準として用いられ、イオン化平衡、励起平衡、金属量独立性のすべてを満たすことで、58 項の星すべてで収束が達成された。
• 誤差は2つの方法で推定された：Gonzalez & Vanture (1998) の手法と χ² 関数の分散解析、両者とも一貫性があり信頼性の高い誤差推定値をもたらした。
• 58 項の星についての導出パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]、ξ）は、文献での以前の決定値と良好に一致しており、コードの正確性が検証された。
• 金属量が [Fe/H] ≈ -0.54 dex から +0.43 dex の範囲に広がる多様な星像パラメータを扱う能力において、コードの頑健性が示された。
• FUNDPAR は http://icate-conicet.gob.ar/saffe/fundpar/ で無料で入手可能であり、完全なドキュメンテーション、インストールガイド、および入出力フォーマット仕様が提供されている。