[論文レビュー] New Grids of ATLAS9 Model Atmospheres

Francesco Castelli, Robert L. Kurucz|arXiv (Cornell University)|May 5, 2004

Atmospheric Ozone and Climate被引用数 470

ひとこと要約

本論文では、Grevesse & Sauval (1998)の太陽成分に基づく更新された吸光度分布関数（ODFs）を用いて計算された、均質なATLAS9モデル大気の新グリッドを提示する。TiO、H2O、およびH I-H I/H I-H+準分子線の改良も含まれる。新しいモデルは、特に冷却星および金属不足のA型星において、紫外および可視光エネルギー分布に顕著な違いを示し、U−Bおよびu−b色指数が赤くなる。これは、それぞれ6500 K未塔および4500 K未塔で顕著に現れる。

ABSTRACT

New opacity distribution functions (ODFs) for several metallicities have been computed. The main improvements upon previous ODFs computed by Kurucz (1990) are: (1) the replacement of the solar abundances from Anders & Grevesse (1989) with those from Grevesse & Sauval (1998); (2) the replacement of the TiO lines provided by Kurucz (1993) with the TiO lines from Schwenke (1998), as distributed by Kurucz (1999a); (3) the addition of the H2O lines from Partridge & Schwenke (1997) as distributed by Kurucz (1999b); (4) the addition of the HI-HI and HI-H+ quasi-molecular absorptions near 1600 A and 1400 A computed according to Allard et al. (1998). Other minor improvements are related with some changes in a few atomic and molecular data. New grids of ATLAS9 model atmospheres for Teff from 3500K to 50000K and logg from 0.0 dex to 5.0 dex have been computed for several metallicities with the new ODFs. Preliminary comparisons of the results from the old and new models have shown differences in the energy distributions of stars cooler than 4500K, in the ultraviolet energy distribution of metal-poor A-type stars, in the U-B and u-b color indices for Teff<7000K and in all the color indices for Teff<4250K.

研究の動機と目的

• すべてのモデルで一貫した物理的パラメータと数値設定を持つ均質なATLAS9モデル大気グリッドの構築。
• Anders & Grevesse (1989)の古くなった値に代わる、Grevesse & Sauval (1998)の太陽成分への更新により、モデルの精度を向上。
• TiO（Schwenke 1998）、H2O（Partridge & Schwenke 1997）、およびH I-H I/H I-H+準分子吸収（Allard et al. 1998）の更新された分子線リストの統合。
• 72枚の平面平行層の数を固定し、対応する対流処理（l/Hp = 1.25、過剰対流なし）を統一することで、モデル構造の標準化。
• すべてのグリッドで一様なモデル密度と物理的一致性を確保することで、信頼性の高い補間と光度校正を可能にする。

提案手法

• Grevesse & Sauval (1998)の更新された太陽成分に基づき、古くなったAnders & Grevesse (1989)の値に代わる新しい吸光度分布関数（ODFs）を計算。
• TiO（Schwenke 1998）、H2O（Partridge & Schwenke 1997）、およびH I-H I/H I-H+準分子吸収（Allard et al. 1998）の高分解能線リストをODFsに統合。
• 温度（log T 3.30～5.30）とガス圧力（log Pg −4.0～+8.0）の57×25グリッド上でODFsを生成し、上層大気層の解像度を向上。
• XNFDFおよびDFSYNTHEコードを用いて、89.7 Å～100,000 Åの波長範囲で500,000のスペクトル分解能で線吸光度を計算し、標準波長チャンクに分類。
• T_eff 3500 K～50,000 K、log g 0.0～5.0 dexのATLAS9モデル大気を計算し、476モデル/グリッドを生成。すべてのモデルで72層と固定された対流パラメータを使用。
• 観測との直接比較を可能にするために、UBV、RIJKL、VRI、uvby光度測定系における対応する全波長放射度および色指数を計算。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 更新された太陽成分と改善された分子線リストが、モデル大気のスペクトルエネルギー分布に与える影響は何か？
• RQ2 H I-H IおよびH I-H+準分子吸収を含めることで、金属不足のA型星の紫外線放射度にどのような影響があるか？
• RQ3 新しいモデル大気が、特に冷却星および金属不足星において、U−B、u−b、B−V、b−yといった色指数にどのように影響を与えるか？
• RQ4 新しいODFsが、冷却星における分子バンド（例：TiO、CN、CO、H2O）のモデリングにどの程度改善をもたらすか？
• RQ5 一貫した層数（72）、対流処理、および成分セットを持つ均質なモデルグリッドは、星のモデル大気における補間誤差をどの程度低減できるか？

主な発見

• T_eff 7000 K～9000 Kの範囲で、1250–2000 Å領域に顕著な差が生じ、主に金属不足のA型星に強いH I-H+およびH I-H I準分子吸収に起因する。
• T_eff ≤ 4500 Kでは、更新されたTiOおよびH2O線の取り入れにより、光学および近赤外エネルギー分布に顕著な変化が生じ、TiO、CN、CO、H2Oバンドの強い吸収特徴が放射度比較で明確に可視化される。
• U−Bおよびu−b色指数は、新しいモデルにおいて古いモデルと比較して一貫して赤くなる。T_eff = 5750 K、log g = 4.5、[M/H] = 0.0、ξ = 2 km s⁻¹の条件下で最大75 Kの差が生じる。
• T_eff ≤ 4500 Kの範囲で(B−V)および(b−y)色指数も赤くなるが、(b−y)への影響は小さく、一部の状況ではほぼ無視できる。
• 新しいODFsは、冷却星における分子吸光度のモデリングを改善し、特に4000–11200 Å範囲で、TiOおよびCNバンドがより明確に解像され、より正確に表現される。
• 更新されたODFsおよびモデルグリッドにより、一貫した層数（72）、均一な成分セット、標準化された対流処理のおかげで、補間および光度校正の信頼性が向上する。