[論文レビュー] Oxygen abundances in planet-harbouring stars. Comparison of different abundance indicators

A. Ecuvillon, G. Israelian+4 more|ArXiv.org|Sep 13, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 60被引用数 63

ひとこと要約

本研究では、3つの独立した指標（[O I] 6300 Å、O I 7771–5 Å三重項、近紫外域OH線）を用いて、太陽型星155個（96個が系外惑星を有する星、59個が場の星）における酸素含有量の最初の均一な分析を実施した。指標間で[O/H]および[O/Fe]の傾向が一貫しており、惑星を有する星は比較サンプルに対して0.1–0.2 dexの酸素過剰を示すが、金属量の傾向を超えて惑星存在と関連する明確な異常は検出されなかった。

ABSTRACT

We present a detailed and uniform study of oxygen abundances in 155 solar type stars, 96 of which are planet hosts and 59 of which form part of a volume-limited comparison sample with no known planets. EW measurements were carried out for the [O I] 6300 Åline and the O I triplet, and spectral synthesis was performed for several OH lines. NLTE corrections were calculated and applied to the LTE abundance results derived from the O I 7771-5 Å triplet. Abundances from [O I], the O I triplet and near-UV OH were obtained in 103, 87 and 77 dwarfs, respectively. We present the first detailed and uniform comparison of these three oxygen indicators in a large sample of solar-type stars. There is good agreement between the [O/H] ratios from forbidden and OH lines, while the NLTE triplet shows a systematically lower abundance. We found that discrepancies between OH, [O I] and the O I triplet do not exceed 0.2 dex in most cases. We have studied abundance trends in planet host and comparison sample stars, and no obvious anomalies related to the presence of planets have been detected. All three indicators show that, on average, [O/Fe] decreases with [Fe/H] in the metallicity range -0.8

研究の動機と目的

• 惑星を有する星と惑星を有さない場の星の両方における酸素含有量の均一的かつ大規模な分析を実施すること。
• 主な酸素含有量指標3つ（[O I] 6300 Å、O I 7771–5 Å三重項、近紫外域OH線）の信頼性と一貫性を比較すること。
• 惑星を有する星と場の星との間で酸素含有量の傾向に差が生じるかどうかを調査し、汚染や形成関連の効果を示唆する可能性を検討すること。
• 非局所熱力学平衡（NLTE）補正が、特にO I三重項の酸素含有量決定に与える影響を評価すること。
• 観測された含有量の傾向が銀河化学進化モデルと整合しているか、または惑星系と関連する追加のプロセスを示唆するかを検討すること。

提案手法

• ESO、TNG、WHTの複数の望遠鏡で使用されたFEROS、UVES、SARG、UES機器を用いて、高分解能分光データを取得した。
• [O I] 6300 Å線およびO I 7771–5 Å三重項の等価幅（EW）測定を実施した。
• 近紫外領域における複数のOH線についてスペクトル合成を実施した。
• O I 7771–5 Å三重項からのLTEで得られた含有量にNLTE補正を適用し、精度を向上させた。
• すべての星に対して分光的に導出された同一の大気パラメータ（Teff、log g、[Fe/H]、vsini）を用いた。
• 103、87、77個の矮星について、それぞれの指標で結果を比較し、一貫性と系統的ずれを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽型星の均一なサンプルにおいて、[O I]、O I三重項、OH線から得られる酸素含有量はどのように比較できるか？
• RQ2 惑星を有する星は、惑星を有さない場の星と比較して、系統的な酸素含有量の異常を示すか？
• RQ3 NLTE効果は、O I 7771–5 Å三重項からの酸素含有量推定にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ4 [O/Fe]および[O/H]の[Fe/H]依存性の傾向が、惑星を有する星と場の星で異なるか？
• RQ5 惑星を有する星に観測された酸素過剰は、銀河化学進化の結果か、惑星系形成プロセスに起因するか？

主な発見

• [O I] 6300 ÅとOH線に基づく酸素含有量の間には良好な一致が得られ、差異は通常0.2 dex以内に収束している。
• O I 7771–5 Å三重項に対するNLTE補正は、系統的に低い含有量をもたらし、これはLTE値が酸素含有量を過大評価していることを示している。
• O I三重項の結果には系統的ずれが認められ、LTE値は上限として機能している。したがって、正確な含有量決定にはNLTE補正が不可欠である。
• 比較サンプルが体積制限かつバイアスなしであるにもかかわらず、惑星を有する星と比較サンプルとの間で酸素含有量傾向に顕著な異常は検出されなかった。
• 3つの指標すべてが、[Fe/H]の増加に伴い[O/Fe]が単調に減少する傾向を示しており、金属量範囲-0.8 < [Fe/H] < 0.5における勾配は約-0.5である。
• 惑星を有する星は、比較サンプルに対して平均して[O/H]で0.1–0.2 dexの酸素過剰を示すが、これは惑星に起因する汚染ではなく、銀河化学進化の結果である可能性が高い。