[論文レビュー] On the Relation between Interstellar Spectral Features and Reddening

J. Krełowski, Г. А. Галазутдинов+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2019

Calibration and Measurement Techniques被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、銀河間スペクトル特徴（特に拡散帯域（DIBs）と分子帯域）と銀河間赤ばせ（E(B−V)）の相関を調査する。56個のOB星の高分解能・高S/Nスペクトルを用いて、DIBsの多く（特に8620.7 ÅのGaia DIBを含む）がE(B−V)と強く相関している（r > 0.8）ことが判明。物理的要因に起因する散らばりがあるが、これは高消光・多雲系ライン・オブ・サイトでの赤ばせプロキシとしての利用を可能にする。

ABSTRACT

It is well known that interstellar spectral features correlate with color excess E(B$-$V). This suggests that measuring intensities of these features allows one to estimate reddening of stars. The aim of this paper is to check how tight intensities of interstellar diffuse bands (DIBs)are related to the amount of extinction, measured using E(B$-$V). We have measured equivalent widths of the strongest DIBs (centered at $λλ$ 5780.6, 5797.0, 6196.0, 6379.3, 6613.5, and 8620.7 A), as well as of CH (near 4300.3 A) and CH$^+$ (near 4232.5 A) in high resolution, high S/N ratio echelle spectra from several spectrographs. The equivalent widths of the 8620 DIB in noisy spectra were measured using a template, which was constructed using the high quality spectrum of BD+40 4220. DIB relations with the color excess in the range 0.1--2.0 mag were examined. Our careful analysis demonstrates that all the above mentioned interstellar spectral features (except, perhaps, 6379 DIB) do correlate with E(B$-$V) relatively tightly (with the Pearson's correlation coefficient of 0.8+). Moreover, the observed scatter is apparently not caused by measurement errors but is of physical origin. We present several examples where the strength ratios of a DIB/molecule to E(B$-$V) are different than the average.

研究の動機と目的

• 銀河間スペクトル特徴が銀河間赤ばせ（E(B−V)）のプロキシとして信頼できるかを評価すること。
• 多様な銀河間環境において、拡散帯域（DIBs）と分子帯域がE(B−V)と強く相関するかを特定すること。
• DIB–E(B−V)関係における測定散らばりが、機器誤差か物理的変動かを調査すること。
• 特に8620.7 Å DIBが、Gaiaミッションの赤ばせ推定に有用であるかを評価すること。
• 単一雲系か多雲系ライン・オブ・サイトのどちらが、より頑健なDIB–E(B−V)相関をもたらすかを明確にすること。

提案手法

• 56個のOB星の高分解能・高信号対雑音比（S/N）エッケルスピークトルを、複数の分光計から取得。
• 6つの強いDIBs（λλ 5780.6, 5797.0, 6196.0, 6379.3, 6613.5, 8620.7 Å）および2つの分子帯域（CH 4300.3 Å, CH+ 4232.5 Å）の等価幅（EW）を測定。
• 8620.7 Å DIBの測定には、高品質なテンプレートスペクトル（BD+40 4220）を用い、ノイズの高いスペクトルでも対応。
• E(B−V)の範囲0.1–2.0 magにおいて、DIB/分子帯域のEWとE(B−V)の相関を分析。
• 線形関係の定量的評価と散らばりの原因を特定するためにピアソン積率相関係数を適用。
• 単一雲系（例：HD204827）と多雲系ライン・オブ・サイトの結果を比較し、環境依存性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多様な銀河間環境において、銀河間DIBsと分子帯域はE(B−V)とどれほど強く相関するか？
• RQ2 観測されたDIB–E(B−V)相関の散らばりは、測定誤差か、キャリア濃度の物理的変動に起因するか？
• RQ3 8620.7 Å特徴のようなDIBsは、GaiaのRVSに類するミッションで信頼できる赤ばせプロキシとして利用可能か？
• RQ4 単一雲系と多雲系ライン・オブ・サイトの違いは、DIB–E(B−V)相関の強度と信頼性にどのように影響するか？
• RQ5 なぜ6379.3 Å DIBは他のDIBsと比較して相関が弱いか？

主な発見

• 6379.3 Åを除く、本研究で調査されたすべてのDIBsがE(B−V)と強く相関しており、ピアソン相関係数は0.8を上回っている。
• DIB–E(B−V)関係における散らばりは測定誤差ではなく、物理的要因に起因しており、キャリア濃度または分布の内因的変動を示唆する。
• 8620.7 Å DIBはGaiaに有用であるが、特筆して優れたものではない。5780.6 Å DIBもE(B−V)プロキシとして同等の精度を示す。
• 強い相関は、複数の雲が合計減光に寄与する高消光ライン・オブ・サイト（E(B−V) > 0.5）でのみ観測される。
• 単一雲系ライン・オブ・サイト（例：HD204827）は、平均的なDIB–E(B−V)関係から外れているため、環境依存性が示唆される。
• CH+線は、DIB–E(B−V)フィットで0.35の非ゼロ切片を示しており、プレアデスのような低赤ばせ環境でも検出可能である可能性を示唆している。