[論文レビュー] Precise radial velocities of giant stars. III. Spectroscopic stellar parameters

S. Hekker, J. Meléndez|ArXiv.org|Sep 7, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 40被引用数 148

ひとこと要約

本研究では、リッケ・オブザーバトリのラジアル速度サーベイから得た高分解能・高S/N比スペクトルを用いて、380個のGおよびK巨星の均一に導かれた分光的星像パラメータ（効果的温度、表面重力、金属量、回転速度）を提示する。著者らは、モデル大気を用いた準拠状態とイオン化平衡を適用することで一貫性のある結果を達成し、FWHM測定を用いて回転速度を校正した。T_effおよびlog gについて、文献値と系統的ずれを確認した。また、惑星を有する巨星の金属量が0.13 ± 0.03 dex高くなる傾向を確認した。

ABSTRACT

Context: A radial velocity survey of about 380 G and K giant stars is ongoing at Lick observatory. For each star we have a high signal to noise ratio template spectrum, which we use to determine spectroscopic stellar parameters. Aim: The aim of this paper is to present spectroscopic stellar parameters, i.e. effective temperature, surface gravity, metallicity and rotational velocity for our sample of G and K giant stars. Methods: Effective temperatures, surface gravities and metallicities are determined from the equivalent width of iron lines. Rotational velocities are determined from the full width at half maximum (FWHM) of moderate spectral lines. A calibration between the FWHM and total broadening (rotational velocity and macro turbulence) is obtained from stars in common between our sample and the sample from Gray (1989). Results: The metallicity we derive is essentially equal to the literature values, while the effective temperature and surface gravity are slightly higher by 56 K and 0.15 dex, respectively. Our rotational velocities are comparable with the ones obtained by Gray (1989), but somewhat higher than the ones obtained by de Medeiros & Mayor (1999), consistent with the different diagnostics used. Conclusions: We are able to determine spectroscopic stellar parameters for about 380 G and K giant stars in a uniform way (112 stars are being analysed spectroscopically for the first time). For stars available in the literature, we find reasonable agreement between literature values and values determined in the present work. In addition, we show that the metallicity enhancement of companion hosting stars might also be valid for giant stars, with the planet-hosting giants being 0.13 +/- 0.03 dex (i.e. 35 +/- 10%) more metal-rich than our total sample of stars.

研究の動機と目的

• 大規模なGおよびK巨星サンプルの正確な分光的星像パラメータ（効果的温度、表面重力、金属量、回転速度）を決定すること。
• モデル大気を用いた準拠状態とイオン化平衡を適用することで、星像パラメータの決定における一貫性を向上させ、系統的誤差を低減すること。
• 中程度の線のFWHM測定と、マクロ湍流関係を用いて回転速度を校正し、先行研究と整合性を持たせること。
• 主系列星と同様に、惑星を有する巨星が金属量が高くなるかどうかを調査すること。
• 112個の星について、初めて分光的に解析された均一なパラメータセットを提供すること。

提案手法

• L谷モデル大気を用いて、鉄線の等価幅に準拠状態とイオン化平衡を課し、効果的温度、表面重力、金属量を決定する。
• グレイ（1989）が共通して使用した星を用いて、中程度のスペクトル線のFWHMと全線幅（vsini + マクロ乱流）との間の校正を実施する。
• グレイ（2005）の温度依存関係を用いてマクロ乱流を推定し、発光度クラスIIIおよびIVの別々の校正を実施する。
• log gおよびT_effに基づいて発光度クラスを割り当て、適切なマクロ乱流関係を選択する。
• 文献値との1対1比較を実施し、特にT_eff、log g、vsiniについて結果の妥当性を検証する。
• 測定精度を確保するため、リッケ・ラジアル速度サーベイの高分解能・高S/N比テンプレートスペクトルを用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GおよびK巨星の導出された分光的星像パラメータは、文献値と比較して系統的ずれを示すか？
• RQ2 惑星を有する巨星の金属量は、惑星を有さない巨星と比較して顕著に高いか？
• RQ3 FWHM測定から得られる回転速度は、相互相関法やフーリエ変換法と比較してどのように異なるか？
• RQ4 モデル大気の不確実性は、やや冷たい巨星におけるT_effおよびlog gの決定にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 これまでに解析されていなかった星を含む大規模な巨星サンプルに対して、一貫性があり均一なパラメータセットを確立できるか？

主な発見

• 本研究で得られた効果的温度は、文献値と比較して約56 K高い。特に冷却した星で最大のずれが観測された。
• 表面重力値は、文献値と比較して0.15 dex高い。これは温度のシフトと整合的である。
• 金属量測定値は文献値と良好に一致しており、金属量スケールに深刻な系統的誤差がないことが示された。
• 回転速度はグレイ（1989）の結果と整合的だが、デ・メデイオス＆メイエル（1999）の結果と比較して系統的に高い。これは診断手法の違いに起因する。
• 惑星を有する巨星の平均金属量は、全体のサンプルと比較して0.13 ± 0.03 dex高い。これは、進化した星においても金属量と惑星存在の関連性を支持する。
• 112個の星について、本研究が初めて分光的星像パラメータの解析を実施し、巨星研究の均一なデータセットを強化した。