[論文レビュー] IAU 2015 Resolution B2 on Recommended Zero Points for the Absolute and Apparent Bolometric Magnitude Scales

Eric E. Mamajek, Guillermo Torres+20 more|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 2015

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 1被引用数 30

ひとこと要約

IAU 2015 会議B2は、正確な太陽の全放射出力および全地球放射量の値を用いて、絶対全光度マグニチュードおよび見かけ全光度マグニチュードのスケールに対する標準化されたゼロ点を確立する。$ M_{\rm Bol} = 0 $ mag は全放射出力 $ 3.0128 \times 10^{28} \, \text{W} $ に対して定義され、$ m_{\rm Bol} = 0 $ mag は全地球放射量 $ 2.518 \times 10^{-8} \, \text{W m}^{-2} $ に対して定義される。これにより、長年の文献上の不整合が解消され、光度測定値から物理的放射エネルギー量への一貫した変換が可能になる。

ABSTRACT

The XXIXth IAU General Assembly in Honolulu adopted IAU 2015 Resolution B2 on recommended zero points for the absolute and apparent bolometric magnitude scales. The resolution was proposed by the IAU Inter-Division A-G Working Group on Nominal Units for Stellar and Planetary Astronomy after consulting with a broad spectrum of researchers from the astronomical community. Resolution B2 resolves the long-standing absence of an internationally-adopted zero point for the absolute and apparent bolometric magnitude scales. Resolution B2 defines the zero point of the absolute bolometric magnitude scale such that a radiation source with $M_{ m Bol}$ = 0 has luminosity L$_{\circ}$ = 3.0128e28 W. The zero point of the apparent bolometric magnitude scale ($m_{ m Bol}$ = 0) corresponds to irradiance $f_{\circ}$ = 2.518021002e-8 W/m$^2$. The zero points were chosen so that the nominal solar luminosity (3.828e26 W) adopted by IAU 2015 Resolution B3 corresponds approximately to $M_{ m Bol}$(Sun) = 4.74, the value most commonly adopted in recent literature. The nominal total solar irradiance (1361 W/m$^2$) adopted in IAU 2015 Resolution B3 corresponds approximately to apparent bolometric magnitude $m_{ m bol}$(Sun) = -26.832. Implicit in the IAU 2015 Resolution B2 definition of the apparent bolometric magnitude scale is an exact definition for the parsec (648000/$π$ au) based on the IAU 2012 Resolution B2 definition of the astronomical unit.

研究の動機と目的

• 絶対全光度マグニチュードおよび見かけ全光度マグニチュードスケールに対する普遍的に受け入れられたゼロ点が長年欠落していた問題を解決すること。
• 天文学の文献において広がった不一致な全光度マグニチュードおよび補正値の問題に対処すること。
• 全光度マグニチュードシステムを、現代のSIトレーサブルな太陽の全放射出力および全地球放射量の測定値と一致させること。
• 光度測定データを物理的放射エネルギー量に変換するための安定的かつ再現可能な基準体系を提供すること。
• 天文学コミュニティ全体における星および惑星の全放射出力および放射フラックス測定の一貫性を保証すること。

提案手法

• IAU 2012年の天文学単位および更新された太陽放射量に基づき、絶対全光度マグニチュードのゼロ点を、$ M_{\rm Bol} = 0 $ mag を全放射出力 $ L_\circ = 3.0128 \times 10^{28} \, \text{W} $ に対して定義することで設定する。
• 全放射出力と距離基準に基づき、見かけ全光度マグニチュードのゼロ点を $ m_{\rm Bol} = 0 $ mag として、10パーセクにおける放射量 $ f_\circ = 2.518021 \times 10^{-8} \, \text{W m}^{-2} $ に対応させる。
• 対数マグニチュードスケールを用い、$ M_{\rm Bol} = -2.5 \log_{10}(L / L_\circ) $ および $ m_{\rm Bol} = -2.5 \log_{10}(f / f_\circ) $ とすることで、マグニチュードスケールの歴史的定義と一貫性を保つ。
• TIM/SORCE、PREMOS/PICARD、その他の宇宙船搭載機器によるSIトレーサブルな校正を備えた最新の全地球放射量（TSI）測定値を用いて、ゼロ点を校正する。
• 名目太陽全放射出力 $ \mathcal{L}^N_\odot = 3.828 \times 10^{26} \, \text{W} $ に対して検証を行い、$ M_{\rm Bol,\odot} \approx 4.74 $ mag および $ m_{\rm Bol,\odot} \approx -26.832 $ mag が得られることを確認する。
• IAU 2012年の天文学単位およびパーセクの定義と整合するようにゼロ点を保証し、正確かつ再現可能な計算を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現代の太陽全放射出力測定値と整合するように、絶対全光度マグニチュードスケールの最適なゼロ点は何か？
• RQ2 10パーセクの標準距離と整合するように、見かけ全光度マグニチュードのゼロ点をどのように定義できるか？
• RQ3 最新のTSI測定値およびIAU 2012年の天文学単位を考慮した場合、$ m_{\rm Bol} = 0 $ mag に対応する正確な放射量は何か？
• RQ4 提案されたゼロ点は、広く使われている $ M_{\rm Bol,\odot} \approx 4.74 $ mag および $ m_{\rm Bol,\odot} \approx -26.83 $ mag の値とどのように調和するか？
• RQ5 新しいゼロ点は、星間および惑星天文学における全光度補正および全放射出力換算の不確実性と不整合をどの程度低減するか？

主な発見

• 絶対全光度マグニチュードのゼロ点は、$ M_{\rm Bol} = 0 $ mag を全放射出力 $ L_\circ = 3.0128 \times 10^{28} \, \text{W} $ に対して定義することで設定され、IAU 2012年の天文学単位および最新のTSI測定値と整合する。
• 見かけ全光度マグニチュードのゼロ点は、10パーセクにおける放射量 $ f_\circ = 2.518021 \times 10^{-8} \, \text{W m}^{-2} $ に対応し、全放射出力と距離基準から導出される。
• 名目太陽全放射出力 $ \mathcal{L}^N_\odot = 3.828 \times 10^{26} \, \text{W} $ は、絶対全光度マグニチュード $ M_{\rm Bol,\odot} \approx 4.74 $ mag をもたらし、広く使われている値と整合することが確認された。
• 名目全地球放射量 $ S_\odot = 1361 \, \text{W m}^{-2} $ は、新しいゼロ点のもとで見かけ全光度マグニチュード $ m_{\rm Bol,\odot} \approx -26.832 $ mag に対応する。
• 新しいゼロ点はIAU 2012年の天文学単位およびパーセクの定義と整合しており、正確かつトレーサブルな計算を可能にする。
• この決議により、長年の全光度マグニチュードシステムの不整合が解消され、光度測定値から物理的全放射出力および放射量への正確かつ再現可能な変換が可能になった。