[論文レビュー] Multiwavelength optical observations of chromospherically active binary systems. I. Simultaneous H{alpha}, NaI D{1}, D{2}, and HeI D{3} observations

D. Montes, M. J. Fernández-Figueroa+2 more|ArXiv.org|Feb 14, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 55

ひとこと要約

本研究では、18個のクロモスフィア的に活性な連星系について、スペクトル差分法を用いてHα、Na I D1/D2、He I D3線における同時多波長光学分光を実施した。フレア発生時に広がったHαの両翼およびHe I D3の発光は、マイクロフレアとクロモスフィア活動の指標であることが判明し、特に高活動度系ではNa I D1/D2コアの満たし込みが新たな活動度指標として確立された。

ABSTRACT

This is the first paper of a series aimed at studying the chromosphere of active binary systems using the information provided for several optical spectroscopic features. Simultaneous H{alpha}, Na I D{1}, D{2}, and He I D{3} spectroscopic observations are reported here for 18 systems. The chromospheric contribution in these lines have been determined using the spectral subtraction technique. Very broad wings have been found in the subtracted H{alpha} profile of some of the more active stars. These profiles are well matched using a two-components Gaussian fit (narrow and broad) and the broad component could be interpreted as arising from microflaring. Prominence-like extended material have been detected in a near-eclipse H{alpha} observation of the system AR Lac. The excess emission found in the Na I D{1} and D{2} lines by application of the spectral subtraction technique and the behaviour of the H{alpha} line in the corresponding simultaneous observations indicate that the filling-in of the core of these lines is a chromospheric activity indicator. For giant stars of the sample the He I D{3} line has been detected in absorption in the subtracted spectra. An optical flare has been detected in UX Ari and II Peg through the presence of the He I D{3} in emission in coincidence with the enhancement of the H{alpha} emission.

研究の動機と目的

• 18個のクロモスフィア的に活性な連星系における同時多波長分光法を用いたクロモスフィア活動の調査。
• スペクトル差分法を用いて、Hα、Na I D1/D2、He I D3線におけるクロモスフィア寄与分を特定。
• Hαと比較して、Na I D1/D2およびHe I D3線の活動度指標としての診断的潜在能力を評価。
• 近日食時のHα観測を用いて、遮蔽型連星系における延長されたクロモスフィア構造（例：プロミネンス）の検出。
• HαおよびHe I D3での同時発光を用いたフレア事象の同定。He I D3がフレア指標として有効であることを検証。

提案手法

• Hα、Na I D1/D2、He I D3領域における18個の活性連星系の同時高分解能分光観測を実施。
• スペクトル差分法を適用：非活性星テンプレートからの合成光球スペクトルを差し引くことで、クロモスフィア発光成分を分離。
• 回転幅拡散、径速度シフト、光度クラスの一致を用いて、各連星成分の正確な光球テンプレートを構築。
• 差分Hαプロファイルに二成分ガウシアン（狭帯域＋広帯域）をフィットさせ、マイクロフレア寄与を定量。
• AR Lac（近日食時）における軌道位相依存Hαプロファイルを分析し、過剰吸収を介して縁付着の延長された物質を検出。
• Hαと併せてHe I D3の挙動をモニタリングし、特にUX AriおよびII Pegでフレア特徴を検出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 差分Hαプロファイルに見られる広がった両翼は、高活動度星におけるマイクロフレアに起因するものと解釈できるか？
• RQ2 Na I D1/D2線は、活性連星系においてHα過剰と相関するクロモスフィア発光によるコア満たし込みを示すか？
• RQ3 He I D3発光は、晩期星における光学的フレアの信頼できる指標であるか？
• RQ4 近日食Hα観測は、プロミネンス様の延長クロモスフィア構造を検出可能か？
• RQ5 活性連星系におけるHα、Na I D1/D2、He I D3のクロモスフィア発光は、活動度レベルに応じてどのように相関するか？

主な発見

• 最も活動度の高い星のHαプロファイルは、広がった両翼を示し、二成分ガウシアン（狭帯域＋広帯域）で最もよくフィットする。広帯域成分の寄与は活動度上昇に伴い増加し、マイクロフレアと解釈される。
• AR Lacでは、近日食時のHα観測で、高温星の静止波長付近に過剰吸収が観測され、冷却星の縁から離れたプロミネンス様の延長クロモスフィア物質の存在が示唆された。
• UX AriおよびII Pegで、Hα発光の増強と同時にHe I D3発光が観測されたフレアが検出され、He I D3がフレア指標として有効であることが確認された。
• He I D3はフレア時のみ発光状態にあり、巨星では吸収状態にあり、活動状態に応じて二重の挙動を示すことが観測された。
• Na I D1/D2コアは、Hαが発光状態にある最も活動度の高い星に限定してクロモスフィア発光による満たし込みが見られ、コア満たし込みが新たなクロモスフィア活動指標であることが確立された。
• Hα過剰が弱いか、まったくない星（例：BD Cet、AY Cet、KT Peg）では、Na I D1/D2に顕著な過剰発光は観測されず、HαとNa I線における活動度レベルの相関が確認された。