[論文レビュー] Spectral analysis of multi mode pulsating sdB stars II. Feige 48, KPD 2109+4401 and PG 1219+534

U. Heber, I. N. Reid+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 11, 2000

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、高分解能Keck HIRESスペクトルを用いて、3つの多モードパルサー性亜水平枝B型星（sdB）—Feige 48、KPD 2109+4401、PG 1219+534—の詳細なスペクトル解析を実施した。線幅遮蔽NLTEおよびLTEモデル大気を用い、大気温度、元素の過剰、回転速度を決定した。Feige 48およびKPD 2109+4401では、バルマー線およびヘリウム線のフィッティングによる温度推定が一致したが、PG 1219+534ではイオン化平衡から得られる温度が線幅プロファイルフィッティングによる推定と顕著な乖離を示した。主たる貢献は、強い拡散プロセスが作用するにもかかわらず、これらの星で太陽系の鉄過剰が確認されたことであり、理論的予測を支持するものである。

ABSTRACT

Three members of the new class of pulsating sdB stars (sdBV or EC 14026 stars) are analysed from Keck HIRES spectra using line blanketed NLTE and LTE model atmospheres. Atmospheric parameters (Teff, log g, He/H), metal abundances and rotational velocities are determined. As is typical for sdB stars, all programme stars are found to be helium deficient, with a He abundance ranging from 1/80 solar for Feige 48 to 1/3 solar for PG 1219+534, probably due to diffusion. Most metals are also depleted. The abundances of C, O, Ne, Mg, Al and Si in the high gravity programme stars KPD 2109+4401 and PG 1219+534 are considerably lower than in the lower gravity stars Feige 48 and PG 1605+072 which could be explained by an equilibrium between gravitational settling and radiative levitation. Surprisingly iron is solar to within error limits in all programme stars irrespective of their gravity, confirming predictions from diffusion calculations. The metal lines are very sharp and allow the microturbulent velocity to be constrained to be lower than 5km/s (KPD2109+4401, PG 1219+534). Also the projected rotational velocities have to be very low (vrot sini<10km/s). For Feige 48 the limits are even tighter (vmicro<=3km/s, vrot sini<=5km/s).

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いて、3つの多モードパルサー性sdB星の正確な大気パラメータ（Teff、log g、He/H）を決定すること。
• 極端な水平枝星における理論的拡散モデルと関連して、特に鉄の元素過剰を調査すること。
• 高温・高重力星における非局所熱平衡（NLTE）効果が重力および温度の決定に与える影響を評価すること。
• 鋭いスペクトル線からの微乱動速度および回転速度の制約を、星震動モデルに反映させること。
• 特にPG 1219+534において、異なるスペクトル指標から得られる温度推定値の乖離を解明すること。

提案手法

• 分解能R ≈ 100,000の高分解能エシェルスペクトルが、Keck HIRES分光計を用いて3700–5200 Åの波長域で取得された。
• 観測されたバルマー線およびヘリウム線に線幅遮蔽NLTEおよびLTEモデル大気をフィットさせ、一貫性のある温度および重力の決定が可能となった。
• ヘリウム、窒素、ケイ素のイオン化平衡が温度診断として用いられ、バルマー線プロファイルフィッティングと照合された。
• 等価幅および合成スペクトルフィッティングを用いた過剰分析が実施され、微乱動速度および回転幅拡大の影響に注意を払った。
• 投影回転速度（vsini）は、鋭いスペクトル線のフィッティングにより制約され、線幅拡大から上界が導かれた。
• 前処理のための吸収線としての宇宙間Ca II K線は、複数のガウス成分を用いてモデル化された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Feige 48、KPD 2109+4401、PG 1219+534の効果的温度、重力、ヘリウム過剰は、スペクトルフィッティングからどのように導かれるか？
• RQ2 なぜPG 1219+534において、窒素およびヘリウムのイオン化平衡はバルマー線プロファイルフィッティングよりも顕著に高い効果的温度を示すのか？
• RQ3 これらの高温・高重力星において、NLTEおよびLTEモデル大気は重力および温度の決定にどのように比較されるか？
• RQ4 これらのsdB星では金属過剰がどの程度減少しているのか？また、強い拡散プロセスがあるにもかかわらず、なぜ鉄が太陽系と同等であるとされるのか？
• RQ5 微乱動速度および投影回転速度の上界は何か？また、それらは星震動モデルにどのように影響を与えるか？

主な発見

• Feige 48およびKPD 2109+4401では、バルマー線フィッティングとHe、N、Siのイオン化平衡からの温度推定が±300 K以内で一致しており、一貫性のある大気パラメータが得られた。
• PG 1219+534では、窒素およびヘリウムのイオン化平衡から得られる効果的温度はそれぞれ36,800 Kおよび34,400 Kであり、バルマー線プロファイルフィッティングから得られた33,200 Kとは顕著に高い。
• NLTEモデル大気は、LTE結果と比較して重力値を最大0.1 dex低くする傾向を示し、高重力sdB星において体系的なNLTE補正が存在することを示唆している。
• 3つの星すべてがヘリウム不足であり、He/H比はFeige 48で太陽系の1/80からPG 1219+534で1/3の範囲にあり、重力沈降および拡散プロセスによるものとされる。
• C、O、Ne、Mg、Al、Siの金属過剰は、高重力星（KPD 2109+4401およびPG 1219+534）で顕著に減少しており、重力沈降と放射力浮上との均衡に一致する。
• 鉄過剰は、すべての星で誤差範囲内で太陽系と同等であり、Charpinetら（1997）の理論的予測が、パルサー性sdB星の大気圏で太陽系鉄過剰を生成できることを確認した。