[論文レビュー] Outbursts on normal stars. FH Leo misclassified as a novalike variable

T. H. Dall, L. Schmidtobreick+2 more|ArXiv.org|Apr 15, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 32被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、ヒッパルコス衛星データにおける0.3等星等の活動的変動により、かつてノーバライクな爆発的変星とされたFH Leoの分類を再評価する。高分解能分光法により、両星（HD 96273およびBD+07 2411B）は磁気活動や連星伴星の兆候がない通常の晩F型・早期G型の主系列星であることが判明し、爆発的変星の起源は排除された。活動的変動の原因は未解明のままであるが、木星からの散乱光や惑星の飲み込みが最も妥当なが、確認されていないメカニズムである。

ABSTRACT

We present high resolution spectroscopy of the common proper motion system FH Leo (components HD 96273 and BD+07 2411B), which has been classified as a novalike variable due to an outburst observed by Hipparcos, and we present and review the available photometry. We show from our spectra that neither star can possibly be a cataclysmic variable, instead they are perfectly normal late-F and early-G stars. We measured their radial velocities and derived the atmospheric fundamental parameters, abundances of several elements including Fe, Ni, Cr, Co, V, Sc, Ti, Ca and Mg, and we derive the age of the system. From our analysis we conclude that the stars do indeed constitute a physical binary. However, the observed outburst cannot be readily explained. We examine several explanations, including pollution with scattered light from Jupiter, binarity, microlensing, background supernovae, interaction with unseen companions and planetary engulfment. While no explanation is fully satisfactory, the scattered light and star-planet interaction scenarios emerge as the least unlikely ones, and we give suggestions for further study.

研究の動機と目的

• ヒッパルコス衛星による活動的変動検出と、FH Leoがノーバライク変星と分類されたことの矛盾を解明すること。
• 高分解能分光法を用いて、FH Leo連星系の二つの星の真の性質を特定すること。
• 大気パラメータ、径方向速度、元素組成の分析を通じて、爆発的変星としての可能性を排除すること。
• 通常の主系列星の系で観測された活動的変動の代替的説明を調査すること。
• 今後の観測で区別可能なテスト可能な予測を提示すること、活動的変動の背後に働く競合仮説を検証するため。

提案手法

• ESO 2.2m望遠鏡のFEROS分光計を用いて、両星の高分解能（R ~ 48,000）スペクトルを取得した。
• FEROS DRSパイプラインを用いた標準的なデータ還元処理を実施し、バイアス補正、フレア補正、波長解、オーダー抽出を実行した。
• 星のスペクトルから径方向速度、効果的温度、表面重力、金属量、および鉄（Fe）、ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、コバルト（Co）、バナジウム（V）、スカンジウム（Sc）、チタン（Ti）、カルシウム（Ca）、マグネシウム（Mg）の元素組成を測定した。
• 径方向速度の一貫性と導出された年齢を比較することで、物理的連星系であることを確認し、系の物理的性質を評価した。
• エネルギー収支の見積もり、光曲線の形状、および活動の欠如による制約を用いて、活動的変動の競合仮説を評価した。
• 今後の観測テストとして、高S/Nのリチウム同素体比測定と、レンズ効果や伴星の探索を目的とした深紫外画像撮影を提案した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒッパルコス衛星の活動的変動は、木星からの散乱光といった機器的要因によって説明可能か？
• RQ2 観測された活動的変動は惑星の飲み込みと整合的か？その場合、必要な質量とエネルギー収支はどの程度か？
• RQ3 光曲線の形状と色データの欠如を踏まえると、微小レンズ効果や背景で爆発した超新星が一時的な明るさの上昇を引き起こした可能性はあるか？
• RQ4 活動的変動のにもかかわらず、Ca II HおよびK線で磁気活動や発光の兆候が検出されないのはなぜか？
• RQ5 爆発的変星の特徴がない通常の主系列星で、短時間にわたる0.3等星等の活動的変動を引き起こすメカニズムは何か？

主な発見

• FH Leoの二つの星（HD 96273およびBD+07 2411B）は、磁気活動や発光線の兆候がない通常の晩F型・早期G型主系列星であることが確認された。
• 分光解析により、両星が爆発的変星である可能性は否定された。これは、降着円盤や強いコアスフィア活動の証拠が見つからなかったためである。
• 13日間程度にわたる約0.3等星等の明るさの上昇に加え、170日後に二次的なイベントが観測されたが、これは標準的な星の変動や機器ノイズでは説明できない。
• 活動的変動のエネルギー出力は、静止状態の光度の約1.38倍に相当し、約10^32 Wのエネルギー放出を意味し、約5×10^20 kgの質量の降着と整合的である。
• 惑星の飲み込みは説得力のある説明である。これは、同様のエネルギー放出を生じさせることができ、BD+07 2411Bにわずかな元素異常やリチウムの存在を説明する可能性を秘めている。
• 木星からの散乱光は、依然として有力なが確認されていない説明であり、近隣のヒッパルコス標本との明確な相関は見つからなかったが、ヒッパルコス光曲線の解釈には注意が必要である。