[論文レビュー] Spectroscopic binaries among Hipparcos M giants I. Data, orbits, and intrinsic variations

Benoît Famaey, D. Pourbaix+5 more|Jan 7, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 52被引用数 17

ひとこと要約

本研究では、OHP観測所の径速度データを用いて、ハイパルコスのM巨星のうち12個の新しいスペクトロスコピック連星軌道を提示しており、M巨星連星の既知のサンプルを顕著に拡大している。また、脈動によって引き起こされる固有の径速度変動が主な混同要因であることが特定され、一部のケースでは擬似軌道解が得られることが明らかになった。さらに、サンプル内のX線放射M巨星の大部分が連星であることが確認され、晩期星における連星頻度および軌道パラメータの今後の統計的分析のためのデータセットが強化された。

ABSTRACT

This paper is a follow-up of the vast effort to collect radial velocity data for stars belonging to the Hipparcos survey. We aim at extending the orbital data available for binaries with M giant primaries. The data will be used in the companion papers of this series to (i) derive the binary frequency among M giants and compare it to that of K giants (Paper II), and (ii) analyse the eccentricity-period diagram and the mass-function distribution (Paper III). Keplerian solutions are fitted to radial-velocity data. However, for several stars, no satisfactory solution could be found, despite the fact that the radial-velocity standard deviation is larger than the instrumental error, because M giants suffer from intrinsic radial-velocity variations due to pulsations. We show that these intrinsic radial-velocity variations can be linked with both the average spectral-line width and the photometric variability. We present an extensive collection of spectroscopic orbits for M giants, with 12 new orbits, plus 17 from the literature. Moreover, to illustrate the fact that the large radial-velocity jitter present in Mira and semi-regular variables may easily be confused with orbital variations, we also present examples of pseudo-orbital variations (in S UMa, X Cnc and possibly in HD 115521, a former IAU radial-velocity standard). Because of this difficulty, M giants involving Mira variables were excluded from our monitored sample. We finally show that the majority of M giants detected as X-ray sources are actually binaries.

研究の動機と目的

• スペクトロスコピック連星の軌道要素データベースを、既存のカタログで不足しているM巨星主星を対象として拡充すること。
• M巨星に起因する固有の径速度変動（脈動によって引き起こされる）が、軌道運動を模倣し連星検出を複雑にするという課題に対処すること。
• M巨星における連星頻度をK巨星と比較するための信頼できるデータセットを提供し、今後の分析（論文II）および離心率–周期図（論文III）の構築を支援すること。
• Mira型および準周期的変光星における光度およびスペクトル変動と関連する、真の軌道解と擬似軌道変動を区別すること。
• X線放射M巨星の連星性を確認し、観測的混同により従来は連星として検出されなかった多くの例を解明すること。

提案手法

• OHP観測所に設置されたCORAVELおよびELODIEスペクトロボリューマータの径速度データに、ケプラー軌道解をフィットした。
• ハイパルコス・カタログから径速度測定値を収集し、スペクトル型および絶対等級に基づいてM巨星に照合した。
• 固有の速度変動は、スペクトル線幅および光度変動との相関を分析することで解析され、脈動に起因するジャイタが主要な混同要因であることが特定された。
• S UMa、X Cnc、HD 115521などのシステムでは、変動が軌道運動を模倣するため、擬似軌道解が特定され、厳密に検討された。
• 本研究と先行研究（例：Reimers et al. 1988）のデータを統合し、HD 108907（4 Dra）などの軌道解を精緻化した。
• 径速度残差と機器誤差の統計的比較により、真の軌道運動と星の固有の変動を区別する手がかりを得た。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M巨星におけるスペクトロスコピック連星の真の頻度は何か？ これはK巨星の頻度と比べてどの程度か？
• RQ2 M巨星の脈動的変動が、どのようにして軌道的径速度信号を模倣するのか？ そして、それらをどうやって区別できるか？
• RQ3 M巨星で観測される径速度ジャイタの性質は何か？ また、光度変動およびスペクトル変動とどの程度相関しているか？
• RQ4 本研究のサンプル内におけるX線放射M巨星のうち、実際に連星である割合はどれくらいか？ これにより、それらの進化状態にどのような示唆が得られるか？
• RQ5 高い固有速度ノイズがあるにもかかわらず、M巨星に対して信頼できる軌道要素を導出できるか？ また、現在の検出手法の限界は何か？

主な発見

• 本研究では、M巨星の12個の新しいスペクトロスコピック連星軌道を提示しており、信頼できる軌道要素を持つ既知のシステム数を顕著に増加させた。
• 17個の追加の軌道要素が文献から収集され、1つの予備的軌道が近似的な離心率および周期で得られた。
• 脈動に起因する固有の径速度変動は、平均スペクトル線幅および光度変動と強く相関しており、誤検出の原因であることが明らかになった。
• S UMa、X Cnc、HD 115521などのシステムでは、脈動に起因するジャイタにより擬似軌道的変動が観測され、解釈に曇りがかった軌道解が得られた。
• サンプル内でX線放射として検出されたM巨星の大部分が連星であることが確認され、X線放射と連星相互作用との強い関連性が示唆された。
• HD 108907（4 Dra）では、複数の観測所からの径速度データを統合した結果、残差ジャイタが0.6 km s⁻¹にまで低減され、風駆動の白色矮星伴星を伴う解釈と整合的であった。