[論文レビュー] Spitzer/IRAC Characterization of Galactic AGB Stars

M. Marengo, Joseph L. Hora+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2006

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、保証時間観測を用いて、銀河系A型巨星分光星（AGB星）のSpitzer/IRAC色について、初めての経験的特徴付けを提示する。PSFフィッティングを用いた手法により、飽和した明るさを正確に測定する技術を開発した。主な貢献は、複雑な分子吸収特徴や変動性の影響を受けるが、IRACの明るさと色の補正済みデータセットを提供し、赤外線スキャンにおいてより正確な識別を可能にする点である。

ABSTRACT

The Spitzer Space Telescope and in particular its InfraRed Array Camera (IRAC) is an ideal facility to study the distribution of AGB stars in our own and other galaxies because of its efficiency in surveying vast areas of the sky and its ability to detect sources with infrared excess. The IRAC colors of AGB stars, however, are not well known because cool stars have numerous molecular absorption features in the spectral region covered by the IRAC photometric system. The presence and strength of these features depends on the chemistry of the stellar atmosphere and the mass loss rate and can change with time due to the star's variability. To characterize the IRAC colors of AGB stars, we are carrying out a Spitzer Guaranteed Time Observation program to observe a sample of AGB stars with IRAC. The results will be made available to the community in the form of template magnitudes and colors for each target with the goal of aiding the identification of AGB stars in already available and future IRAC surveys. We present here the first results of this project.

研究の動機と目的

• 複雑な分子吸収特徴や変動性の影響により、AGB星の信頼できるIRAC色が不足しているという問題に取り組む。
• 直接的なSpitzer/IRAC観測を用いて、ISO SWSスペクトルの妥当性を検証し、相互補正する。
• PSFフィッティングを用いた高精度の光度測定技術を開発し、機器の飽和を克服する。
• IRACバンドにおけるAGB星のテンプレート明るさと色のコミュニティ利用可能なカタログを提供する。
• AGB星が赤色の他の天体からどのように識別可能かを、その独自の色-色分布を特徴づけることによって明らかにする。

提案手法

• 既知の距離と質量放出率を持つ52個のAGB星（O酸化型、炭素型、S型、M型超巨星）を対象に、Spitzer/IRACを用いた保証時間観測（GTO）を実施した。
• 2か月間隔をあけて2回の観測を実施し、IRAC色への変動の影響を評価した。
• 明るい星からのモデルPSFを用いてPSF差し引き技術を開発し、1〜3％の精度で飽和したAGB星のフラックスを測定した。
• Vegaの既知の明るさを用いてPSFモデルを補正し、標準IRAC補正とは独立した絶対フラックス補正を可能にした。
• 155個の源のISO SWSスペクトルをIRACバンドパス関数で畳み込み、合成IRAC色を生成して比較した。
• DUSTYおよびGroenewegenの放射平衡輸送モデルを用いて、観測された色を解釈し、分子特徴の影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分子吸収特徴（例：炭素星の3.6 μmバンドにおけるC2H2およびHCN）の影響により、AGB星のIRAC色は単純な赤化された光球的モデルとはどのように異なるか？
• RQ2 変動するAGB星において、脈動位相に応じてIRAC色はどの程度変化するか？
• RQ3 飽和したIRAC画像に対するPSFフィッティングにより、最も明るいAGB星のフラックス測定を1〜3％の精度で行えるか？
• RQ4 理論的モデル（DUSTYおよびGroenewegen）は、特に強いC3吸収を持つ炭素星に対して、観測されたIRAC色をどの程度正確に再現できるか？
• RQ5 O酸化型AGB星、炭素星、S星、M型超巨星のIRAC色-色特徴はそれぞれどのように異なるか？

主な発見

• AGB星のIRAC色は、分子吸収特徴（例：炭素星の3.6 μmバンドにおけるC2H2およびHCN）の影響を強く受けており、予想よりも青い[3.6]−[4.5]色となる。
• 炭素星は、脈動位相に応じて変動する一時的C3吸収（5.8 μm）の影響により、[4.5]−[5.8]色が低く−0.5マグナイトまで低下する。
• PSFフィッティング技術により、飽和したAGB星のフラックス測定が1〜3％の精度で達成され、標準IRAC補正とは独立した測定が可能となった。
• ISO SWSスペクトルからの合成色は、初回観測のIRAC観測とよく一致しており、SWSデータを用いた色の予測に有効であることが裏付けられた。
• Vegaの実際の星周囲大気を用いたGroenewegenのモデルは、黒体中心源を仮定したDUSTYモデルよりも、観測色をよりよく再現した。
• 質量放出率が高いO酸化型AGB星は、特に[3.6]−[8.0]色において強い赤外線過剰を示すが、S星およびM型超巨星はM型AGB星と同様の色を示す。