[論文レビュー] HD 210111: a new lambda Bootis type SB system

E. Paunzen, U. Heiter+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 30, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 22被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、スペクトル型B9.5-F0のほぼ同一の星を有する新しい二重線スペクトロスコピック連星（SB2）系HD 210111を特定した。両星とも鉄群元素の極端な欠乏を示し、これはλ Bootis星の特徴的であるが、C、N、O、Sについては太陽と同等の組成を示す。主な発見は、両成分が[ M/H ] = −1.0 dex、T_eff = 7400 K、log g = 3.8 dex、v sin i = 30 km s⁻¹であるλ Bootis星であることで、高分解能分光法と合成複合スペクトル適合による確認がなされ、赤外線過剰とδ Scuti脈動を併せ持つ最初の例であり、星震学的および降着モデリングに最適な条件を満たす。

ABSTRACT

The small group of lambda Bootis stars comprises late B to early F-type stars, with moderate to extreme (up to a factor 100) surface underabundances of most Fe-peak elements and solar abundances of lighter elements (C, N, O, and S). The main mechanisms responsible for this phenomenon are atmospheric diffusion, meridional mixing and accretion of material from their surroundings. Especially spectroscopic binary (SB) systems with lambda Bootis type components are very important to investigate the evolutionary status and accretion process in more details. For HD 210111, also delta Scuti type pulsation was found which gives the opportunity to use the tools of asteroseismology for further investigations. The latter could result in strict constraints for the amount of diffusion for this star. Together with models for the accretion and its source this provides a unique opportunity to shed more light on these important processes. We present classification and high resolution spectra for HD 210111. A detailed investigation of the most likely combinations of single star components was performed. For this, composite spectra with different stellar astrophysical parameters were calculated and compared to the observations to find the best fitting combination. HD 210111 comprises two equal (within the estimated errors) stars with T(eff)=7400K, logg=3.8dex, [M/H]=-1.0dex and vsini=30km/s. This result is in line with other strict observational facts published so far for this object. It is only the third detailed investigated lambda Bootis type SB system, but the first one with a known IR-excess.

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いてHD 210111の分類と星のパラメータを特定すること。
• その連星系の性質を調査し、スペクトロスコピック連星としてのλ Bootis型星の存在を確認すること。
• 検出された赤外線過剰とδ Scuti脈動が、進化したλ Bootis星における降着および拡散プロセスに与える意味を検討すること。
• 星の進化モデルを用いて、システムの進化状態と年齢を制約すること。

提案手法

• 信号対雑音比が中程度から高い範囲をカバーする、VLTのUVESおよびSOARおよびCASLEOのエシェル分光計を用いた高分解能分光観測が実施された。
• NEMOモデル大気圏グリッドとVALD原子線データベースを用いて、異なる星のパラメータを想定して合成複合スペクトルを計算した。
• Fe、Si、Mg、Cr、Niのラインを焦点として複数波長域にわたりスペクトル適合を実施し、ライン深さとプロファイルの一致に重点を置いた。
• パラメータの妥当性を検証するためHβラインプロファイルを分析したが、正規化の困難さにより反復的改良への応用は限定的であった。
• Geneva、ストルムグレン、Δaフィルタからの光度データを用いて、HR図におけるシステムの位置を制約した。
• 太陽組成を仮定した星の進化モデル（Claret 1995）を用いて、得られたT_eff、log g、および光度に基づき質量と年齢を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 210111の両成分が、鉄群元素の極端な欠乏とC、N、O、Sの太陽組成という特徴を示すλ Bootis星と一致しているか？
• RQ2 HD 210111に観測された赤外線過剰は、継続的または最近の降着を示唆するものであり、降着モデルにどのような制約を課えるか？
• RQ3 HD 210111で観測されたδ Scuti脈動は、内部構造と拡散プロセスに関する星震学的制約を導出可能か？
• RQ4 この連星系の進化状態と年齢は何か？他の既知のλ Bootis星と比較するとどうなるか？

主な発見

• HD 210111は、両星ともT_eff = 7400 K、log g = 3.8 dex、[M/H] = −1.0 dex、v sin i = 30 km s⁻¹を有するほぼ同一の二重線スペクトロスコピック連星（SB2）である。
• 最良適合の合成複合スペクトルは、観測されたラインプロファイルを1%未満の精度で再現した。T_effを±100 K、log gを±0.05 dex変化させた場合、偏差が3σを超える。
• 太陽組成を仮定した組み合わせでは観測スペクトルに適合せず、両星とも金属貧困な表面組成を有するλ Bootis星であることが確認された。
• ヒパルコス視差から導かれた距離は78 ± 4 pcであり、各成分の質量が1.9 M_⊙、年齢がほぼ1 Gyrに一致する光度を示している。
• 49分周期、連続スペクトルにおける2.5%の振幅のδ Scuti脈動が検出され、将来的な星震学的モデリングの基盤が得られた。
• 既知の赤外線過剰を有するため、HD 210111は、原始惑星環や降着プロセスの進化を検証するための、最初のλ Bootis型SB2連星系としてのユニークな実験的条件を備えている。