[論文レビュー] Spectroscopic study of pulsations in the atmosphere of roAp star 10 Aql

Mikhail Sachkov, O. Kochukhov+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、UVESおよびSARGの高分解能時系列データとMOST光度計測を併用して、roAp星10 Aqlにおける振動の分光的分析を実施した。4つの振動周波数を同定し、Nd iiiおよび他の線における0.4周期分の位相ジャンプにより、振動ノードの存在を確認した。また、Ce ii、Dy iiiおよび未知の線で、径速度振幅が最大420 m s⁻¹に達することを示し、他のroAp星とは異なり、Nd/Pr線ではなく、ノード領域に位置するため、最大振幅がNd/Pr線に現れないことを明らかにした。

ABSTRACT

We present the analysis of spectroscopic time-series observations of the roAp star 10 Aql. Observations were carried out in July 2006 with the UVES and SARG spectrographs simultaneously with the MOST mini-satellite photometry. All these data were analysed for radial velocity (RV) variations. About 150 lines out of the 1000 measured reveal clear pulsation signal. Frequency analysis of the spectroscopic data gives four frequencies. Three highest amplitude frequencies in spectroscopy coincide with the photometric ones. Phase-amplitude diagrams created for the lines of different elements/ions show that atmospheric pulsations may be represented by a superposition of the standing and running wave components, similar to other roAp stars. The highest RV amplitudes, 300-400 m/s, were measured for Ce II, Dy III, Tb III, and two unidentified lines at lambda 5471, 5556 A. We discovered ~0.4 period phase jump in the RV measurements across the Nd III line profiles. It indicates the presence of the pulsation node in stellar atmosphere. The phase jump occurs at nearly the same atmospheric layers for the two main frequencies. There is no rotational modulation in the average spectra for the 6 different nights we analysed.

研究の動機と目的

• 高分解能分光法と同時に取得された光度計測を用いて、roAp星10 Aqlの大気中での振動を調査すること。
• 異なるスペクトル線における周波数とその位相関係を特定すること。
• 位相-振幅図を用いて、星の大気中における振動ノードの存在と位置を同定すること。
• 他のroAp星とは異なり、Nd/PrイオンではなくCe iiおよびDy iii線に高振幅が現れる10 Aqlの異常な振動行動を理解すること。
• 同時に取得された光度計測データを用いて周波数のアリヤス問題を解消し、分光的周波数分析の正確性を高めること。

提案手法

• 2006年7月に複数日にわたって、VLTのUVES（分解能 ~115,000）およびTNGのSARG（分解能 ~100,000）を用いて、時系列分光観測を実施した。
• 正確な測定と線プロファイルの歪みの検出を目的に、重心法とバイセクタ法の両方を用いて径速度を測定した。
• 分光的データの周波数分析のため、径速度データに離散フーリエ変換（DFT）を適用した。
• 個々の線に対する位相-振幅図を作成し、波の伝播を分析し、振動ノードを示す位相ジャンプを検出した。
• 同時に取得されたMOST光度計測データを用いて、分光的周波数の妥当性を検証し、周波数解析におけるアリヤス問題を解消した。
• モデル大気パラメータ（Teff = 7550 K、log g = 4.0）および磁場強度（1.5 kG）を用いて、線の同定と分光合成を実施した。元素の同定はRyabchikovaら（2000）の結果を基にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時系列分光データから、10 Aqlの大気中で支配的であるとされる振動周波数は何か？
• RQ2 特に希土類元素の線において、径速度振幅と位相はどのように異なるか？
• RQ3 10 Aqlの大気中に振動ノードが直接的に存在する証拠はあるか？ その位置はどこか？
• RQ4 なぜCe iiおよびDy iii線に最大の径速度振幅が観測される一方で、Nd iiiおよびPr iii線では振幅がほぼゼロになるのか？
• RQ5 MOSTからの同時光度計測データは、周波数のアリヤス問題をどのように解消し、分光的結果の妥当性をどのように高めるのか？

主な発見

• 分光的データから4つの振動周波数を同定した。そのうち、最大振幅を示す3つの周波数（f1 = 119.69 c/d、f2 = 125.09 c/d、f3 = 123.30 c/d）は、MOST観測による光度計測周波数と一致した。
• Ce ii、Dy iiiおよび2本の未知の線（λλ 5471.41 Å、5556.13 Å）で、最大420 m s⁻¹の径速度振幅が測定され、それぞれの等価幅は9–11 mÅであった。
• Nd iii 5102.435 Å線の線幅全体にわたって、約0.4周期分の位相ジャンプが検出され、星の大気中に振動ノードが存在することが示された。
• この位相ジャンプは、UVESによる4日間の観測すべてで確認され、f1およびf2周波数の両方で安定しており、両モードのノードがほぼ同じ大気深さに位置していることを裏付けた。
• 10 Aqlの振動行動は、他のroAp星とは異なる。最大の径速度振幅はCe iiおよびDy iii線に現れ、Nd iiiおよびPr iii線ではほぼゼロの振幅を示すのは、ノード領域に位置するためである。
• 6日間の平均スペクトルに回転モードの兆しなし、回転周期は数か月以上であると示唆された。