[論文レビュー] Long-term magnetic activity in close binary systems. I. Patterns of color variations

S. Messina|ArXiv.org|Dec 13, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 45被引用数 27

ひとこと要約

本研究では、14個の磁気的に活性な連星系のU、B、Vフィルターにおける38,000件の高精度光度観測を分析し、長期的な磁気活動の特徴を調査した。2種類の異なる色の変化パターンを同定した。8個の星は明るさが低下する際に赤くなる（冷却スポットによるもの）。残りの6個の星は明るさが低下する際に青くなるため、その挙動を説明するには、光球面の高温なフレア（ホット・フォーカル）が必要である。

ABSTRACT

We present the results of a long-term photometric monitoring project carried out at Catania Astrophysical Observatory and aimed at studying magnetic activity in close binary systems. We present the complete observations dataset (38,000 photoelectric observations in UBV) and new results of an investigation on the origin of brightness and color variations observed in the close binary stars: AR Psc, VY Ari, UX Ari, V711 Tau, EI Eri, V1149 Ori, DH Leo, HU Vir, RS CVn, V775 Her, AR Lac, SZ Psc, II Peg and BY Dra. Correlation and regression analyses are carried out. We find the existence of two different patterns of color variations. Eight stars in our sample: BY Dra, VY Ari, V775 Her, II Peg, V1149 Ori, HU Vir, EI Eri and DH Leo become redder when they get fainter. The other six stars show the opposite behaviour, i.e. they become bluer when they get fainter. For V711 Tau this behaviour could be explained by the increased relative U- and B- flux contribution by the earlier-type component of the binary system when the cooler component gets fainter. On the other hand, for AR Psc, UX Ari, RS CVn, SZ Psc and AR Lac the existence of hot photospheric faculae must be necessarily invoked. We also found that in single-lined and double-lined binary stars in which the fainter component is inactive or much less active the V magnitude is correlated to B-V and U-B color variations in more than 60% of observation seasons. The correlation is found in less than 40% of observation seasons when the fainter component has a non-negligible level of activity and/or hot faculae are present but they are either spatially or temporally uncorrelated to spots.

研究の動機と目的

• 晩期スペクトル型の連星系の主系列星における明るさと色の変化の起源を、長期的スケールで理解すること。
• 特にスポットとフレアを含む磁気活動が、これらの系における光度的色の変化に与える影響を調査すること。
• 回転周期、スペクトル型、成分のフラックス比といった、全体的な星のパラメータが観測された色-等級関係をどのように決定づけるかを特定すること。
• 複数の観測シーズンにわたるV等級と色インデックス（B−V、U−B）との相関関係を評価すること。
• 異常な色の変化を引き起こす要因としての冷却スポットと高温フレアの影響を区別すること。

提案手法

• イタリア国立天文学研究所・カターニア天文台で、U、B、Vフィルターを用いた長期的な光度観測を実施した。
• 観測シーズンにわたるV等級と色インデックス（B−V、U−B）との相関および回帰分析を実施した。
• 温度と覆い範囲が異なる活性領域の合成モデルと観測された色の変化を比較した。
• 色-等級挙動に基づいて星を分類した：明るさが低下する際に赤くなる（冷却スポット）対比して、明るさが低下する際に青くなる（高温フレア）。
• p値（α < 0.01）を用いて、等級と色の変化の間の相関の統計的有意性を評価した。
• 冷却成分と高温成分のフラックス比（L_c/L_h）を分析し、高温星の寄与が観測された色挙動に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁気的に活性な連星系において、星が明るさを低下させる際に色が青くなる現象の原因は何か？
• RQ2 冷却スポットと高温フレアが、V等級と色インデックスの相関にどのように異なる影響を及えるか？
• RQ3 色の変化パターンが、連星成分の全体的星のパラメータ（回転周期、スペクトル型、フラックス比）にどのように依存するか？
• RQ4 なぜ一部の星ではV等級と色インデックスの間に強い相関が見られる一方、他の星では見られないのか、特に明るさの低い成分が活性な場合に注目する。
• RQ5 高温成分からのフラックス寄与が、二重線系における観測された色挙動にどの程度影響を及えるか？

主な発見

• 8個の星（BY Dra、VY Ari、V775 Her、II Peg、V1149 Ori、HU Vir、EI Eri、DH Leo）は、明るさが低下する際に赤くなる傾向を示し、これは冷却スポットが光度曲線を支配していることに一致する。
• 6個の星（AR Psc、UX Ari、RS CVn、SZ Psc、AR Lac、V711 Tau）は、明るさが低下する際に青くなる傾向を示し、これは観測を説明するためには高温光球面フレアが不可欠であることを示している。
• V711 Tauでは、冷却成分が明るさを失う中で、より早いスペクトル型の成分からのフラックス寄与が増加することで、色が青くなると解釈されている。
• 明るさの低い成分が非活性または弱く活性な場合、V等級とB−V、U−B色の変化の相関は、観測シーズンの60％以上で確認された。
• 明るさの低い成分が顕著な活動を示す、または相関のない高温フレアを持つ場合、相関はシーズンの40％未満に低下し、スポットとフレアのダイナミクスが複雑または相関のないことが示唆された。
• AR PscではU−B/B−Vについて1089件の観測で、II PegではU−B/B−Vについて1046件の観測で、V等級と色インデックスの相関が統計的に有意（α < 0.01）であった。