[論文レビュー] Is Arcturus a well-understood K giant? Test of model atmospheres and potential companion detection by near-infrared interferometry

Tijl Verhoelst, P. Bordé+9 more|Lirias (KU Leuven)|Jan 31, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 38被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、IOTA/FLUOR装置を用いた近赤外干渉測定を実施し、アーチュルスの波長依存性の直径を測定した。その結果、平面対称および球対称のモデル大気からの予測と観測された visibility の間に顕著な乖離が認められ、星の伴星の存在が示唆された。これは、K型巨星としてのアーチュルスが単一星であり、よく理解された星であるという立場を揺るがし、高精度干渉測定におけるK型巨星の校正標準としての使用に深刻な懸念を呈するものである。

ABSTRACT

We present near-IR interferometric measurements of the K1.5 giant Arcturus (alpha Bootis), obtained at the IOTA interferometer with the FLUOR instrument, in four narrow filters with central wavelengths ranging from 2.03 to 2.39 micron. These observations were expected to allow us to quantify the wavelength dependence of the diameter of a typical K giant. They are compared to predictions from both plane-parallel and spherical model atmospheres. Unexpectedly, neither can explain the observed visibilities. We show how these data suggest the presence of a companion, in accordance with the Hipparcos data on this star, and discuss this solution with respect to Arcturus' single star status.

研究の動機と目的

• K型巨星のアーチュルスの波長依存性の直径を正確に予測できる現在のモデル大気の精度を検証すること。
• 赤外干渉測定における長年にわたり標準として用いられてきたアーチュルスが、本当によく理解されており、高精度校正に適しているかどうかを評価すること。
• 干渉測定の visibility データに見られる異常を分析することで、アーチュルスに隠れた伴星が存在する可能性を調査すること。
• これらの発見が、今後の干渉測定観測におけるK型巨星の校正器としての信頼性に与える影響を評価すること。

提案手法

• IOTA干渉計とFLUOR装置を用い、4つのフィルタ（2.03–2.39 μm）でアーチュルスの狭帯域近赤外干渉測定を実施した。
• 複数の空間周波数での visibility 幅を測定し、星の直径の波長依存性を調べた。
• 観測された visibility を、平面対称および球対称のモデル大気からの予測と比較した。
• 標準星の二重星モデルとの整合性を評価し、光度比が約0.1–0.2の矮星伴星を仮定した。
• 残差の統計的有意性を評価し、赤色カイ二乗値が約5.6であることを確認した。
• 干渉測定データと既存のHipparcosの位置測定および径運動データを統合し、軌道配置を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のモデル大気は、アーチュルスの波長依存性 visibility をどの程度正確に予測できるか？
• RQ2 観測された visibility のずれが、縁減衰、 spots、大気の拡張といった星の大気的要因によって説明可能か？
• RQ3 観測された乖離は、隠れた星の伴星の存在によって説明可能か？
• RQ4 干渉測定データは、アーチュルスの既存の位置測定および径運動測定とどの程度整合するか？
• RQ5 K型巨星を高精度赤外干渉測定における校正標準として使用する上で、これらの発見がどのような意味を持つのか？

主な発見

• 4つの狭帯域近赤外フィルタにおける観測された visibility は、平面対称および球対称のモデル大気からの予測と、系統的な乖離を示した。
• 残差の赤色カイ二乗値は約5.6であり、標準モデル大気と観測データとの適合度が非常に悪いことを示している。
• 光度比が約0.1–0.2の矮星伴星を仮定した二重星モデルは、いかなる単一星モデルよりも visibility データとの適合度が著しく良好であった。
• 推定される伴星は、投影距離で約1–2 AU、軌道周期が数年程度であるが、これは一部のHipparcosデータと整合しない。
• 検出可能な径運動または位置測定の変動が認められないため、広軌道で縁上向きの系（周期は数世紀）と整合するデータである。
• アーチュルスが二重星である場合、単一星モデルを用いた visibility キャリブレーションの誤差は最大で約2.5倍に増大し、精度は1–2%から2.5–5%に低下する可能性がある。