[論文レビュー] Photospheric and chromospheric magnetic activity of seismic solar analogs. Observational inputs on the solar/stellar connection from Kepler and Hermes

D. Salabert, R. A. García+9 more|Aug 4, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 78被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、ケプラー衛星データから回転周期が10〜40日である18個の地震的太陽類縁星を特定し、ケプラーの光度計測とHermes分光計測を用いて、光球面（S_ph）およびコロナ層（Sインデックス）の磁気活動を分析した。太陽の活動レベルは11年周期の変動を考慮すれば、これらの類縁星と同等であることが判明し、S_phは特に大規模な光度計測調査において、信頼性が高くスケーラブルな星間磁気活動の代理指標であることが示された。

ABSTRACT

We identify a set of 18 solar analogs among the seismic sample of solar-like stars observed by the Kepler satellite rotating between 10 and 40 days. This set is constructed using the asteroseismic stellar properties derived using either the global oscillation properties or the individual acoustic frequencies. We measure the magnetic activity properties of these stars using observations collected by the photometric Kepler satellite and by the ground-based, high-resolution Hermes spectrograph mounted on the Mercator telescope. The photospheric (Sph) and chromospheric (S index) magnetic activity levels of these seismic solar analogs are estimated and compared in relation to the solar activity. We show that the activity of the Sun is comparable to the activity of the seismic solar analogs, within the maximum-to-minimum temporal variations of the 11-year solar activity cycle 23. In agreement with previous studies, the youngest stars and fastest rotators in our sample are actually the most active. The activity of stars older than the Sun seems to not evolve much with age. Furthermore, the comparison of the photospheric, Sph, with the well-established chromospheric, S index, indicates that the Sph index can be used to provide a suitable magnetic activity proxy which can be easily estimated for a large number of stars from space photometric observations.

研究の動機と目的

• ケプラーで観測された星の中から、全振動周波数または個別の音響周波数から導かれた星震的パラメータを用いて、回転周期が10〜40日である地震的太陽類縁星を同定すること。
• ケプラーの光度計測とHermes分光計測を用いて、これらの星の光球面およびコロナ層の磁気活動レベルを測定すること。
• 特に11年周期の太陽活動サイクルの文脈において、太陽の磁気活動と地震的太陽類縁星の磁気活動を比較すること。
• 星間磁気活動研究における、光球面S_phインデックスがコロナ層Sインデックスの代替指標としての信頼性を評価すること。
• S_phが大規模な宇宙望遠鏡による調査に適しているかどうかを、地上分光計測法と比較してその実現可能性を評価すること。

提案手法

• 全振動周波数または個別の音響周波数から導かれた星震的星のパラメータを用いて、18個の地震的太陽類縁星を同定した。
• 1422日分のケプラー光度計測データ（2009–2013年）から、 sunspots による回転調制を測定することで、光球面活動代理指標S_phを計算した。
• 2014–2015年にかけて、1.2mメルカトル望遠鏡に搭載されたHermes分光計測装置を用いて、高分解能分光計測によりコロナ層活動インデックスSを測定した。
• サンプル全体のS_phとSインデックスの値を比較し、両者の相関関係と、活動代理指標としての信頼性を評価した。
• 太陽と同程度のスポット緯度を仮定して、視線角依存性をモデル化することで、星の傾きがS_phに与える影響を評価した。
• 特に太陽より古い星について、年齢と回転の依存性を統計的比較により評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ケプラーで観測された地震的太陽類縁星の磁気活動レベルは、太陽のそれと同等であるか？
• RQ2 太陽型星において、光球面（S_ph）とコロナ層（Sインデックス）の活動代理指標はどの程度相関するか？
• RQ3 太陽より古い星において、星の磁気活動は年齢とともにどのように変化するか？
• RQ4 光球面S_phインデックスは、大規模な光度計測調査において、コロナ層活動の信頼性の高いスケーラブルな代理指標として機能できるか？
• RQ5 この太陽類縁星のサンプルにおいて、星の回転速度は磁気活動レベルにどのように影響するか？

主な発見

• 太陽の磁気活動レベルは、18個の地震的太陽類縁星で観測された最大値から最小値までの変動範囲に含まれており、太陽が異常に活動が低いとは限らないことが示された。
• サンプル内で最も若く、最も速回転する星が最も高い磁気活動を示しており、星の活動-回転関係の既知の傾向と整合的である。
• 太陽より古い星では、磁気活動に年齢による変化はほとんど認められず、太陽年齢を超えて活動レベルが飽和またはプラトー状態に達している可能性を示唆している。
• 光球面S_phインデックスは、古くから確立されたコロナ層Sインデックスと強く相関しており、S_phが磁気活動の信頼性の高い代理指標であることが裏付けられた。
• S_phは、宇宙からの光度計測から多数の星に対して効率的に推定可能であり、時間的に集中的な地上分光計測とは対照的に、スケーラブルな代替手段を提供する。
• S_phは視線角の影響により、真の磁気活動の下限値を示すため、今後の回転-磁気年代測定研究において、正確な傾きの測定が不可欠であることを強調している。