[論文レビュー] Rediscussion of eclipsing binaries. Paper III. The interferometric, spectroscopic and eclipsing binary V1022 Cassiopeiae

J. Southworth|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2020

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

ひとこと要約

本論文は、TESSの光度計測と高分解能分光的径速度を用いて、日食連星V1022 Cassiopeiaeの質量と半径を初めて高精度で測定した。質量はそれぞれ1.626±0.001 M☉および1.609±0.001 M☉、半径は2.591±0.026 R☉および2.472±0.027 R☉であり、4つの独立手法による距離は~63.4–64.0 pcで一貫しており、約2 Gyrの年齢における太陽金属量の進化モデルと一致する。

ABSTRACT

V1022 Cas has been known as a spectroscopic binary for a century. It was found to be eclipsing based on photometry from the Hipparcos satellite, and an astrometric orbit was recently obtained from near-infrared interferometry. We present the first high-precision measurement of the radii of the stars based on light curves obtained by the TESS satellite. Combined with published radial velocities from high-resolution spectra, we measure the masses of the stars to be 1.626 +/- 0.001 Msun and 1.609 +/- 0.001 Msun, and the radii to be 2.591 +/- 0.026 Rsun and 2.472 +/- 0.027 Rsun. The 12.16-d orbit is eccentric and the stars rotate sub-synchronously, so the system is tidally unevolved. A good match to these masses and radii, and published temperatures of the stars, is found for several sets of theoretical stellar evolutionary models, for a solar metallicity and an age of approximately 2 Gyr. Four separate distance determinations to the system are available, and are in good agreement. The distances are based on surface brightness calibrations, theoretical bolometric corrections, the Gaia parallax, and the angular size of the astrometric orbit. A detailed spectroscopic analysis of the system to measure chemical abundances and more precise temperatures would be helpful.

研究の動機と目的

• DEBCatデータベースへの登録を目的として、V1022 Cassiopeiaeの連星系における質量と半径を高精度で測定すること。
• 表面輝度、全波長補正、Gaia視差、干渉計測による軌道サイズの4つの独立した距離測定値の整合性を検証すること。
• 観測された星のパラメータを理論的進化モデルと比較し、年齢、金属量、進化状態を推定すること。
• 今後の精緻化のため、スペクトル解析による光球層の元素組成と効果的温度の改善の必要性を特定すること。

提案手法

• TESSセクター17および24の高精度な光曲線を用いて部分日食をモデル化し、相対的半径を導出した。
• Fekelら（2005）の高分解能分光法による径速度データを、軌道解と組み合わせて個々の星の質量を決定した。
• Kバンド干渉計測（CHARAアレイ）による視差軌道から幾何的距離を算出し、軌道の傾きを確認した。
• 表面輝度－温度関係と全波長補正を適用して、光度計測と効果的温度から距離推定値を得た。
• 理論的星の進化モデル（PARSEC、Dartmouth、Yonsei-Yale）を観測された質量、半径、温度と比較し、年齢と金属量を推定した。
• 4つの独立した距離推定値（表面輝度、全波長補正、Gaia DR2視差、干渉計測の角半長軸）を相互に検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TESSの光度計測と分光的径速度から、V1022 Cassiopeiaeに含まれる2つのF6 V型星の正確な質量と半径は何か？
• RQ2 表面輝度、全波長補正、Gaia視差、干渉計測による軌道サイズの4つの独立した距離推定値は、この系においてどれほど整合性があるか？
• RQ3 理論的星の進化モデルと照らし合わせた場合、V1022 Cassiopeiaeの最適適合年齢と金属量は何か？
• RQ4 観測された質量、半径、温度は、約2 Gyrにおける太陽金属量モデルの予測とどの程度一致するか？
• RQ5 効果的温度と化学成分の高精度分光測定が得られれば、どの程度の精度向上が達成可能か？

主な発見

• V1022 Cassiopeiaeの2つの星の質量は0.1%の精度で測定された：1.626±0.001 M☉および1.609±0.001 M☉。
• 半径は1%の精度で決定された：2.591±0.026 R☉および2.472±0.027 R☉。これは部分日食の深さと光度比の精度に制限されている。
• 4つの独立した距離推定値（表面輝度：63.2±1.1 pc、全波長補正：62.7±1.0 pc、干渉計測：64.02±0.27 pc、Gaia DR2：63.42±0.35 pc）は1.4σ以内で一致した。
• この系は太陽金属量と約2 Gyrの年齢と整合的であり、PARSEC、Dartmouth、Yonsei-Yaleの進化モデルによって裏付けられた。
• 星々は潮汐的に非進化状態にあり、12.16日周期の離心軌道で準同期回転しているため、同期的潮汐平衡状態にはない。
• モデルセット間の区別をより明確にするため、効果的温度と化学成分のより高精度なスペクトル解析が必要である。