[論文レビュー] On the anomaly of Balmer line profiles of A-type stars. Fundamental binary systems

B. Smalley, R. B. Gardiner+2 more|ArXiv.org|Sep 12, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 27被引用数 25

ひとこと要約

本研究では、基本的 $T_{\mathrm{eff}}$ および $\log g$ 値を持つ食連星系を用いて、A型星における有効温度 ($T_{\mathrm{eff}}$) の長年の不一致を解消した。H$\alpha$ および H$\beta$ の線幅をモデル大気とフィットさせることで、正確な $\log g$ が得られた場合、バルマー線から導かれる $T_{\mathrm{eff}}$ と基本的値との間に系統的偏りはなく、以前は表面重力の不確実性に起因するとされた異常は解消された。

ABSTRACT

In previous work, Gardiner et al. (1999) found evidence for a discrepancy between the Teff obtained from Balmer lines with that from photometry and fundamental values for A-type stars. An investigation into this anomaly is presented using Balmer line profiles of stars in binary system with fundamental values of both Teff and log g. A revision of the fundamental parameters for binary systems given by Smalley & Dworetsky (1995) is also presented. The Teff obtained by fitting Halpha and Hbeta line profiles is compared to the fundamental values and those obtained from uvby photometry. We find that the discrepancy found by Gardiner et al. (1999) for stars in the range 7000 K < Teff < 9000 K is no longer evident.

研究の動機と目的

• A型星においてバルマー線から導かれる $T_{\mathrm{eff}}$ と、光度測定・基本的パラメータから得られる $T_{\mathrm{eff}}$ の間の異常な不一致を解消すること、特に 7000–9000 K の範囲で。
• GKS99 (1999) で報告された不一致が、モデル大気の欠陥ではなく、表面重力 ($\log g$) の不確実性に起因するかどうかを調査すること。
• ヒッパルコスの視差と更新されたフラックスデータを用いて、15個の食連星系の基本的パラメータを再評価し、$T_{\mathrm{eff}}$ および $\log g$ の精度を向上させること。
• 標準的 MLT、オーバーシュートを含む MLT、および Canuto-Mazzitelli の3つの対流モデルを、基本的 $T_{\mathrm{eff}}$ 値と比較して、バルマー線幅の整合性を検証すること。

提案手法

• 15個の食連星系の距離および半径推定値を改善するためにヒッパルコス視差を用い、星の放射度および視直径から正確な $T_{\mathrm{eff}}$ および $\log g$ を導出可能にした。
• 複数の調査（例：2MASS、DENIS、Johnson & Mitchell）から得た分光的および近赤外フラックスを、Hayes & Latham の絶対フラックススケールに統合・補正した。
• 赤外線フラックス法（IRFM）を用いて、全波長帯の光度測定から $T_{\mathrm{eff}}$ を導出し、二重星の光曲線モデリングによる基本的値と比較した。
• 標準的 MLT、オーバーシュートを含む MLT、および Canuto-Mazzitelli の乱流対流理論の3つの対流処理を用いて、観測された H$\alpha$ および H$\beta$ の線幅を理論的モデルにフィットした。
• ATLAS9 のモデル大気を用い、$T_{\mathrm{eff}}$ および $\log g$ を変化させながら、観測されたバルマー線幅に最もよく一致する組み合わせを見つけるために残差を最小化した。
• 視差、フラックス補正、および回転による幅拡張（$v\sin i$）の不確実性を評価し、特に $v\sin i$ が大きい星に対して重点を置いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正確な $\log g$ が用いられた場合、A型星におけるバルマー線から導かれる $T_{\mathrm{eff}}$ と、光度測定・基本的パラメータから得られる $T_{\mathrm{eff}}$ の間の以前に報告された不一致は依然として存在するか？
• RQ2 食連星系から得られる $\log g$ が正確に分かっている場合、バルマー線幅から A型星の $T_{\mathrm{eff}}$ を信頼性高く決定できるか？
• RQ3 GKS99 (1999) で報告された以前の不一致において、表面重力の不確実性が果たした役割は何か？
• RQ4 正確な $\log g$ が分かっている場合、オーバーシュートを含む MLT モデルは依然として基本的 $T_{\mathrm{eff}}$ 値と整合しないか？
• RQ5 同じモデルにフィットさせた H$\alpha$ および H$\beta$ の線幅に系統的偏りが見られるか？ これはモデルまたは観測バイアスを示唆するか？

主な発見

• GKS99 (1999) が報告した、7000–9000 K の範囲の A型星におけるバルマー線と基本的値との間の $T_{\mathrm{eff}}$ の不一致は、正確な $\log g$ 値が用いられた場合、もはや顕在しない。
• 標準的 MLT または Canuto-Mazzitelli の対流モデルにフィットさせた場合、H$\alpha$ および H$\beta$ のバルマー線幅には、$\alpha$ を 0.5 に設定すれば系統的偏りがないことが判明した。
• オーバーシュートを含む MLT（MLT_OV）モデルは、依然として基本的 $T_{\mathrm{eff}}$ 値と顕著に不一致を示しており、以前の報告を裏付けた。
• HR 4534 や HR 8728 のような星では、以前の不一致はバルマー線の $T_{\mathrm{eff}}$ に対する $\log g$ への感受性と、$T_{\mathrm{eff}}$ に敏感でない性質に起因しており、モデルの失敗によるものではなかった。
• IRFM から得られた $T_{\mathrm{eff}}$ 値は、基本的値と非常に良好に一致しており、正しい方法で適用された場合、両手法の信頼性を確認した。
• 本研究は、バルマー線が 8000–9000 K の範囲で $\log g$ に極めて感受性であることを確認した。したがって、正確な重力制約がなければ、それらからの $T_{\mathrm{eff}}$ 決定は信頼できない。