[論文レビュー] Model atmospheres of magnetic chemically peculiar stars. A remarkable strong-field Bp SiCrFe star HD137509

D. Shulyak, O. Kochukhov+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 18被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、異常ゼーマン効果の完全な取り扱い、偏光放射線伝達、個々の元素分画を含む高度なモデル大気を用いて、実際の磁気的化学的特異星であるHD 137509の、初めての自己整合的モデリングを提示する。結果は、磁場効果と非太陽分画が大気構造と観測量を顕著に変化させることを示しており、標準モデルと比較して効果的温度に1000 K、表面重力に0.4 dexの補正が必要であることを示している。

ABSTRACT

In the last few years we have developed stellar model atmospheres which included effects of anomalous abundances and strong magnetic field. The full treatment of anomalous Zeeman splitting and polarized radiative transfer were introduced in the model atmosphere calculations for the first time. In this investigation we present results of modelling the atmosphere of one of the most extreme magnetic chemically peculiar stars, HD137509. This Bp SiCrFe star has the mean surface magnetic field modulus of about 29kG. We use the recent version of the line-by-line opacity sampling stellar model atmosphere code LLmodels, which incorporates the full treatment of Zeeman splitting of spectral lines, detailed polarized radiative transfer and arbitrary abundances. We compare model predictions with photometric and spectroscopic observations of the star, aiming to reach a self-consistency between the abundance pattern derived from high-resolution spectra and abundances used for model atmosphere calculation. Based on magnetic model atmospheres, we redetermined abundances and fundamental parameters of HD137509 using spectroscopic and photometric observations. This allowed us to obtain a better agreement between observed and theoretical parameters compared to non-magnetic models with individual or scaled-solar abundances. We confirm that the magnetic field effects should be taken into account in the stellar parameter determination and abundance analysis.

研究の動機と目的

• 標準モデル大気が磁気的化学的特異星における強い磁場と異常な分画を十分に説明できないという、長年の星物理学的問題に取り組むこと。
• 磁場効果と個々の分画がモデル大気構造および観測星パラメータに顕著な影響を及ぼすかどうかを検証すること。
• 完全な磁気的および化学的物理を組み込むことで、観測された分光的および光度的データと理論的モデルの整合性を高めること。
• 正確な星パラメータの決定には、非太陽分画および磁場を同時に組み込む必要があるかどうかを特定すること。

提案手法

• LLmodelsコードが使用された。これは、非局所熱平衡（LTE）、1次元、平面平行、静的構造に加え、異常ゼーマン分裂を完全に取り扱う線別透過率サンプリングモデル大気コードである。
• 磁場のスペクトル線形成への影響を考慮するため、偏光放射線伝達が組み込まれた。
• HD 137509の高分解能分光法から得られた個々の層状分画を用い、スケールド・ソーラー分画の仮定を避けていた。
• モデルの予測は、観測されたHβおよびHγ線プロファイル、ストルムグレンおよびジェネヴァ系の色、エネルギー分布と比較された。
• 効果的温度と表面重力を、観測と理論的観測量の間で自己整合性が得られるように繰り返し調整した。
• 磁場効果および化学的効果の影響を分離するために、非磁気的モデルおよびスケールド・ソーラー分画のみを含むモデルと比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 強い磁場および非太陽分画は、磁気的化学的特異星におけるモデル大気構造にどのように影響を与えるか？
• RQ2 磁場効果および個々の分画は、観測と理論の水素線プロファイルの一致度にどの程度向上をもたらすか？
• RQ3 磁場および特異な分画は、HD 137509の光度的色およびボロメトリック補正にどのように影響を与えるか？
• RQ4 モデル大気において磁場および化学的効果を組み込む場合、効果的温度および表面重力にどの程度の補正が必要か？
• RQ5 完全な磁気的および化学的物理を組み込んだ自己整合的モデリングにより、観測と理論の星パラメータの乖離を低減できるか？

主な発見

• 個々の分画の組み込みが、スケールド・ソーラー分画を仮定したモデルと比較して、HβおよびHγ線プロファイルに顕著な影響を与え、著しく変化させた。
• 磁場は水素線プロファイルにやや小さいが測定可能な影響を与えており、HD 137509のような非常に強い磁場を持つ星においてのみ重要となる。
• 磁場と個々の分画の組み合わせ効果は、単独での影響よりも顕著であり、特にUフィルターにおいて光度的色に顕著な影響を与えた。
• 磁場効果と個々の分画を両方含む自己整合的モデルは、スケールド・ソーラー分画を仮定した標準モデルと比較して、効果的温度に1000 K、表面重力に0.4 dexの補正を要した。
• 金属線プロファイルを考慮すると、磁場および特異な分画の影響は大気構造にわずかにしか変化をもたらさなかったが、全体のエネルギー分布は磁場線ブランケット効果によって強く影響を受けていた。
• HD 137509の高品質で広帯域のエネルギー分布データの不足により、線ブランケット効果に関する定量的結論は得られず、今後の観測でより良いフラックスカバレッジが必要であることが浮き彫りになった。