[論文レビュー] Multiwavelength optical observations of chromospherically active binary systems V. FF UMa (2RE J0933+624): a system with orbital period variation

M. C. Gálvez, D. Montes+3 more|ArXiv.org|Jun 25, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、活性連星FF UMa (2RE J0933+624) の多波長光学分光測定を報告し、11年間にわたり約10⁻⁴の顕著な軌道周期変動を明らかにした。これは、これまでに観測されたRS CVn型星よりも10倍以上大きい。高分解能エシェル分光法と径速度相互相関を用いて、より精密な軌道解と星のパラメータが得られ、円形で同期軌道であることが確認された。周期変動は、アプレゲのメカニズムによる磁気活動に起因するとされ、強力なクロモスフィア発光とカストル移動群への運動学的所属が裏付けをもたらしている。

ABSTRACT

This is the fifth paper in a series aimed at studying the chromospheres of active binary systems using several optical spectroscopic indicators to obtain or improve orbital solution and fundamental stellar parameters. We present here the study of FF UMa (2RE J0933+624), a recently discovered, X-ray/EUV selected, active binary with strong H_alpha emission. The objectives of this work are, to find orbital solutions and define stellar parameters from precise radial velocities and carry out an extensive study of the optical indicators of chromospheric activity. We obtained high resolution echelle spectroscopic observations during five observing runs from 1998 to 2004. We found radial velocities by cross correlation with radial velocity standard stars to achieve the best orbital solution. We also measured rotational velocity by cross-correlation techniques and have studied the kinematic by galactic space- velocity components (U, V, W) and Eggen criteria. Finally, we have determined the chromospheric contribution in optical spectroscopic indicators, from Ca II H & K to Ca II IRT lines, using the spectral subtraction technique. We have found that this system presents an orbital period variation, higher than previously detected in other RS CVn systems. We determined an improved orbital solution, finding a circular orbit with a period of 3.274 days. We derived the stellar parameters, confirming the subgiant nature of the primary component and obtained rotational velocities (vsini), of 33.57 km/s and 32.38 km/s for the primary and secondary components respectively. From our kinematic study, we can deduce its membership to the Castor moving group. Finally, the activity study has given us a better understanding of the possible mechanisms that produce the orbital period variation.

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いて、クロモスフィア的に活性な連星FF UMa (2RE J0933+624) の軌道解を改善し、基本的星のパラメータを特定すること。
• 他のRS CVn型星と比較して顕著に大きい観測された軌道周期変動の性質と起源を調査すること。
• 磁気活動メカニズムが周期変動を駆動する背景を理解するために、光学的クロモスフィア活動指標（Ca ii H&K、Ca ii IRT、Hα、Li i）を分析すること。
• 運動学的性質と星の移動群への所属を評価し、年齢と進化状態を制約すること。
• FF UMaを事例として、高活動な連星における軌道周期変化の原因としてアプレゲのメカニズムが適用可能かどうかを検証すること。

提案手法

• 1998年から2004年までの5回の観測実施で、2.2m CAHA、NOT、2.1m McDonald、Hobby-Eberly望遠鏡を用いて高分解能エシェル分光法を取得した。
• 標準星との相互相関による径速度測定を実施し、軌道解を導出し、周期変動を検出した。
• スペクトル相互相関からの相関関数の幅を用いて、投影回転速度（v sin i）を決定した。
• スペクトル差分法を適用して、Ca ii H&K、Ca ii IRT、Hα、Li i線におけるクロモスフィア発光を分離・定量した。
• 銀河空間速度成分（U、V、W）を計算し、エゲン基準を用いてカストル移動群への運動学的所属を評価した。
• O-C（観測値から計算値を差し引いた）時系列残差を分析し、軌道周期変動を定量的に評価し、アプレゲのモデル予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FF UMaの正確な軌道解と星のパラメータは何か？ また、それらは以前の推定値とどのように異なるか？
• RQ2 観測された軌道周期変動の起源は何か？ これはアプレゲのメカニズムに一致するか、あるいは第三天体の摂動に起因するのか？
• RQ3 Hα、Ca ii H&K、Ca ii IRT、Li iなどのクロモスフィア活動指標は、観測エポックに応じてどのように変化するか？ これにより、磁気活動構造に何が明らかになるか？
• RQ4 観測されたクロモスフィア活動の変動と軌道周期変動の間に相関関係があるか？
• RQ5 FF UMaの運動学的および進化的文脈は何か？ カストル移動群への所属を支持する証拠はあるか？

主な発見

• 本系は11年間にわたり、dP/P ≈ 10⁻⁴の軌道周期変動を示し、これまでに観測されたRS CVn型星の中で最大の値である。
• 改良された軌道解により、ほぼ円形軌道で周期3.274日であることが確認され、同期回転と光度周期と整合的である。
• 主星は準巨星であり、質量MP = 1.67 M☉、R sin iP = 2.17 R☉であることが確認された。副星はK0V型星である。
• 投影回転速度は、主星でv sin i = 33.57 ± 0.45 km s⁻¹、副星で32.38 ± 0.75 km s⁻¹であり、急速回転を示している。
• Li i λ6707.8線の存在と運動学的分析（U、V、W）により、若年齢のカストル移動群への所属が確認された。
• クロモスフィア活動指標は逆相関を示す：Hαおよびバルマー線はCa ii IRT発光が弱いときにピークを示し、それぞれプロミネンス様およびプラージュ様の発光領域を示している。