[論文レビュー] No close companions to a sample of bright sdB stars

R. Silvotti, R. H. Østensen+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、Harps-N分光法による高精度の径速度測定を用い、8つの明るく、見かけ上単一の亜水平超巨星B型星（sdB）の見えない伴星の質量に上限を設定した。数ジュピター質量程度の伴星質量の上限が得られた結果、近接した伴星は存在しないことが示唆され、sdB星の前身星における極端なエンVELOープ損失のメカニズムは未解決のままであり、これらの発見を確認するため、TESS光度計測を用いたより広範な調査の必要性が浮き彫りになった。

ABSTRACT

In this article we present preliminary results on the upper limits to the mass of a companion for 8 apparently single subdwarf B stars, derived from high-precision radial velocity measurements obtained from Harps-N spectra. These limits, corresponding to a few Jupiter masses, show that these stars do not have close companions and keep open the unresolved question of the mechanism that caused the almost complete loss of the envelope for the giantì precursors of these stars. For 4 stars with a larger data coverage, it was also possible to set upper limits to the mass of a more massive companion in a wider orbit.

研究の動機と目的

• 見かけ上単一で明るい亜水平超巨星B型星（sdB）に、それらの極端なエンVELOープ損失を説明できるような近接した低質量伴星が存在するかどうかを特定すること。
• 高分解能分光法と径速度モニタリングを用いて、いかなる見えない伴星の質量に対しても上限を設定すること。
• 径速度データとTESS光度計測を組み合わせ、軌道移動、食、反射効果などの兆候を検出し、広い軌道を回る伴星を特定すること。
• 特に共通エンVELOープ放出がsdB星の形成に果たす役割を評価すること。
• 未解決の問題であるその進化的起源を解明するため、よく観測された見かけ上単一のsdB星のサンプルを拡大すること。

提案手法

• 8つの明るいsdB星に対して、複数のエポックで高分解能のHarps-N分光法を取得し、S/N比は30から140の間であった。
• sdB星に特化したカスタム作成の交差相関関数（CCF）マスクを用い、特定された金属吸収線に基づいて径速度を測定した。
• さまざまな伴星質量と公軌道周期を想定した円軌道の合成径速度曲線を計算し、重み付き最小二乗法フィッティングを用いて上限を導出した。
• より長い観測ベースラインを持つ星では、より質量の大きな伴星が広い軌道にある場合の上限も計算した。
• TESS光度計測を用いて、軌道移動、食、反射効果の有無を確認し、光曲線は外れ値やノイズを除去する処理を施した。
• 既知のgモードパルサーの場合には、パルサーの振動信号をモデル化し、径速度データから差し引いたことで、伴星質量上限の過大評価を回避した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 見かけ上単一で明るい亜水平超巨星B型星に、数ジュピター質量未満の近接した伴星が存在するか？
• RQ2 高精度の径速度モニタリングは、sdB星に低質量または亜惑星質量の伴星を検出できるか？
• RQ3 TESS光度計測の光曲線は、sdB星の広い軌道を回る伴星の存在をどの程度制限するか？
• RQ4 sdB星に見られるパルサー的変動が、径速度に基づく伴星質量上限の信頼性にどの程度影響を及えるか？
• RQ5 組み合わせた径速度と光度計測の制約は、sdB星形成における共通エンVELOープ放出メカニズムにどのような示唆をもたらすか？

主な発見

• 8つの明るく、見かけ上単一のsdB星に対して、近接した伴星の質量上限は数ジュピター質量未満であり、検出可能な近接した伴星は存在しないことが示唆された。
• HD 4539とPG 0342+026の径速度変動は、主にgモードパルサーによるものであり、軌道運動によるものではない。このため、伴星質量上限の推定に影響を与える。
• パルサーの振動を補正した後、HD 4539の近接伴星質量上限は数ジュピター質量に制限され、二重星伴星の存在はないと一致した。
• 観測ベースラインが長い4つの星では、より質量の大きな伴星が広い軌道にある場合の上限も導出されたが、より長い公軌道周期の場合は制約が厳しくなった。
• UVO0512-08のTESS光度計測では、顕著な軌道移動や食の信号は検出されず、振幅スペクトルにも0.87日周期の存在を支持する根拠はなかった。これにより、近接した伴星の存在がさらに排除された。
• 高精度の径速度とTESS光度計測を併用することで、サンプル全体にわたり、近接した伴星の明確な除外が可能となり、伴星質量の上限が強固に制限された。