[論文レビュー] Interferometric properties of pulsating C-rich AGB stars I. Intensity profiles and uniform disc diameters of dynamic model atmospheres

C. Paladini, B. Aringer+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 14, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 32被引用数 15

ひとこと要約

本研究は、動的でC豘りなAGB星モデルにおける強度および可視度プロファイルの最初の理論的分析を提示し、波長および脈動位相にわたる一様円盤（UD）半径を計算している。質量損失を伴うモデルではC₂H₂の光学濃度の影響により、特に3 μmおよびNバンド領域でUD半径が強く波長および位相依存的であるのに対し、質量損失のないモデルでは近似的にUD的挙動を示し、複数の手法で一貫した半径が得られる。これは、星の大きさを誤解しないよう、複数エポック・複数バンドの干渉計観測の必要性を示している。

ABSTRACT

We present the first theoretical study on center-to-limb variation (CLV) properties and relative radius interpretation for narrow and broad-band filters, on the basis of a set of dynamic model atmospheres of C-rich AGB stars. We computed visibility profiles and the equivalent uniform disc radii (UD-radii) in order to investigate the dependence of these quantities upon the wavelength and pulsation phase. After an accurate morphological analysis of the visibility and intensity profiles determined in narrow and broad-band filter, we fitted our visibility profiles with a UD function simulating the observational approach. UD-radii have been computed using three different fitting-methods to investigate the influence of the sampling of the visibility profile: single point, two points and least square method. The intensity and visibility profiles of models characterized by mass loss show a behaviour very different from a UD. We found that UD-radii are wavelength dependent and this dependence is stronger if mass loss is present. Strong opacity contributions from C2H2 affect all radius measurements at 3 micron and in the N-band, resulting in higher values for the UD-radii. The predicted behaviour of UD-radii versus phase is complicated in the case of models with mass loss, while the radial changes are almost sinusoidal for the models without mass loss. Compared to the M-type stars, for the C-stars no windows for measuring the pure continuum are available.

研究の動機と目的

• 質量損失あり・なしの状況下で、動的でC豘りなAGB星の大気における中心端変動（CLV）および可視度プロファイルを調査すること。
• 複数のフィッティング手法を用いてUD半径を計算し、観測条件の変化に伴う信頼性を評価すること。
• 特にC₂H₂を含む分子光学濃度および質量損失が、狭帯域および広帯域フィルターを用いた干渉計半径測定に与える影響を定量化すること。
• C豘りなAGB星のUD半径の挙動を、連続スペクトル窓が存在しない点を除き、M型星と比較すること。
• MATISSEを含む将来的な干渉計観測の解釈の理論的基盤を提供し、波長および脈動位相に依存する主な要因を特定すること。

提案手法

• 異なる質量損失率および効用温度を有するC豘りなAGB星の動的モデル大気をシミュレートした。
• 近赤外（1.5–12 μm）の狭帯域および広帯域フィルターにおいて、強度および可視度プロファイルを計算した。
• 単一点法、二点法、最小二乗法の3つの手法を用いて、可視度プロファイルを一様円盤（UD）関数にフィットした。
• 波長および光学濃度の特徴に基づき、強度および可視度プロファイルの形態的挙動を3つの明確なクラスに分類した。
• 広帯域観測における帯域幅スメアリング効果を考慮し、可視度プロファイルの形状およびUD半径の正確性への影響を定量化した。
• 波長および脈動位相に依存しない星の固有サイズの基準として、UD連続スペクトル半径を定義した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 動的でC豘りなAGB星モデルの強度および可視度プロファイルは、波長および脈動位相にどのように依存するか？
• RQ2 特にC₂H₂を含む分子光学濃度が、3 μmおよびNバンド領域の可視度プロファイルをどれほど歪め、導出されるUD半径に影響を与えるか？
• RQ3 質量損失はCLVおよび可視度プロファイルの形態にどのように影響を与え、UD半径測定の信頼性にどのような影響を及えるか？
• RQ4 単一点法、二点法、最小二乗法といった異なるフィッティング手法は、質量損失あり・なしの両モデルにおいて、UD半径の導出においてどのように比較されるか？
• RQ5 連続スペクトル窓が観測不能な状況下で、C豘りなAGB星に対して信頼性があり、波長および位相に依存しない基準半径を定義できるか？

主な発見

• 質量損失を伴うモデルでは、特に3 μmおよびNバンド領域でC₂H₂の強い光学濃度の影響により、可視度および強度プロファイルが一様円盤（UD）的でない強い非一様性を示す。
• 質量損失ありモデルのUD半径は波長依存性が強く、位相ゼロにおけるJバンドとL′バンドのUD半径比が2.07に達するが、これはM型星で観測される1.4の比よりも顕著に高い。
• 3 μmおよびNバンド領域のUD半径は、他のバンドに比べて系統的に大きくなる。これはC₂H₂の光学濃度の影響により、星がこれらの波長でより広がって見えるためである。
• 質量損失なしのモデルでは、強度および可視度プロファイルはUDに近く、あらゆるフィッティング手法で一貫したUD半径が得られ、高い信頼性が示された。
• 脈動を伴い質量損失を示すモデルでは、1つまたは2つの可視度点のみを用いてUD半径を導出すると真の半径が過小評価されるが、最小二乗法は最も正確な推定値を提供する。
• 波長および位相に依存しないUD連続スペクトル半径は、真の連続スペクトル窓が存在しないC豘りなAGB星における星の固有サイズを表す強固な基準として機能する。