[論文レビュー] Properties and nature of Be stars. XX. Binary nature and orbital elements of gamma Cas

P. Harmanec, Pevel Habuda+9 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、1993年から2000年までの295枚のレチコン分光撮影（Reticon spectrograms）を用いた高精度ラジアル速度（RV）測定により、Be星γ Casにおける軌道運動の初回検出が行われた。分光連星としての軌道周期は203.59日、離心率e = 0.26であり、これは白色矮星または中性子星である可能性の高いコンactな二次星（質量 ≈1 M⊙）を示しており、長年の疑問であったその連星性とX線発生源の解明に貢献した。

ABSTRACT

An analysis of accurate radial velocities (RVs) of the Be star gamma Cas from 295 Reticon spectrograms secured between October 1993 and May 2000 allowed us to prewhiten the RVs for the long-term changes and to obtain the first orbital RV curve of this star. The orbital period is 203d59 and the orbit has an eccentricity of 0.26. The orbital motion is detectable even in the published velocities, based on photographic spectra. This implies that gamma Cas is a primary component of a spectroscopic binary. The secondary has a mass of about 1 solar mass, appropriate for a white dwarf or a neutron star, but it could also be a normal late-type dwarf. The ultimate solution of the dispute whether the observed X-ray emission is associated with the secondary or with the primary will need further dedicated studies.

研究の動機と目的

• 電子分光撮影を用いた高精度ラジアル速度測定により、γ Casの軌道パラメータを特定すること。
• γ Casがコンパクトな伴星を有する分光連星であるかどうかという長年の議論を解消すること。
• X線放射の発生源が、コンパクト天体への降着に起因するのか、それともBe星固有のプロセスに起因するのかを明確にすること。
• 報告された約1.12日周期と新たに導出された1.487日の光度変動周期との乖離を解明すること。
• 軌道運動が観測されたX線変動および降着プロセスに与える影響を評価すること。

提案手法

• 1993年から2000年までに、オンドレヨフ2m望遠鏡を用いてγ Casの295枚のレチコン分光撮影を取得。線形分散は17.1 Å mm⁻¹であった。
• SPEFOソフトウェアを用いて標準的なデータ還元を実施。ラジアル速度のゼロ点補正には大気線を用いた。
• HαおよびHe I 6678Å線のラジアル速度をインタラクティブに測定。発光成分およびシェル成分に注目した。
• 長期的変動を除去するためにスプライン平滑化（Vondrák, 1969, 1977）を用いてRVデータをプレホitenした。
• プレホイテンされたRV残差に対してピリオドグラム解析を実施し、軌道周期性を検出。
• 線形トレンドの除去を施した上で、Hipparcos Hp光度計測データ（フラグ=0）を0.6–5.0日範囲で再分析し、短周期変動を検出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 γ Casは、高精度ラジアル速度測定で検出可能な軌道運動を示しているか？
• RQ2 連星系の軌道要素（周期、離心率、半振幅）は何か？
• RQ3 γ CasのX線放射は、コンパクトな伴星への降着に起因するのか、それともBe星固有のプロセスに起因するのか？
• RQ4 Hipparcosデータで観測された短周期光度変動の真の周期は何か？
• RQ5 軌道の離心率が、X線の変調および降着プロセスに与える影響は何か？

主な発見

• γ Casの軌道周期は203.59日、離心率は0.26であり、HαおよびHe I線のプレホイテンされたRVデータにより確認された。
• 主星の軌道半振幅は4.7–7 km s⁻¹と整合的であり、これは二次星質量が0.7–1.9 M⊙の範囲にあることを示唆している。
• 二次星は白色矮星または中性子星である可能性が高く、しかし遅い型の矮星である可能性も否定できない。
• Hipparcos光度計測では、最良適合周期が1.48700 ± 0.00013日であり、以前に報告された1.123日とは顕著に異なる。
• 203.59日周期の軌道は、多くの既知のBe連星とは異なり離心率が高く、降着の変動および軌道位相に伴うX線変調の可能性を示唆している。
• 従来の研究が写真分光法に依存していたため軌道運動を検出できなかったという曇りの原因が、本研究の軌道解により解消された。