[論文レビュー] Synthetic spectra for O and B type subdwarf stars

Péter Németh, R. H. Østensen+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 1, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、更新された非局所熱力学的平衡（NLTE）モデルと詳細な水素スターリング幅拡大プロファイルを用いて、Tlusty/Synspecで計算された、OおよびB型亜巨星星の合成スペクトル11,396個の新しいグリッドを提示する。このライブラリは、広範な有効温度範囲（20,000–56,000 K）、表面重力加速度範囲（log g = 5.0–6.3）、ヘリウム対水素の質量比範囲（0.0005–100）をカバーしており、高温亜巨星星の均一なスペクトロスコピック解析を可能にし、$\log g$ 問題を解消することで、温度と重力の決定における一貫性を向上させる。

ABSTRACT

We present a grid of optical (3200--7200 Å) synthetic spectra calculated with Tlusty/Synspec. The new NLTE model atmospheres include the most recent hydrogen Stark broadening profiles; were calculated in opacity sampling and limited to pure H/He composition. The grid covers the observed parameter space of (He-)sdB and (He-)sdO stars, therefore it is suitable for the homogeneous spectral analyses of such evolved stars.

研究の動機と目的

• 高温亜巨星星、特に（He-）sdBおよび（He-）sdO星に対して、均一で公開可能な合成スペクトルライブラリが不足しているという問題に対処すること。
• 更新された非局所熱力学的平衡（NLTE）モデルと詳細な水素線プロファイルを組み込むことで、大気パラメータの決定精度を向上させること。
• バルマー線の正確なスターリング幅拡大プロファイルを含めることで、長年の$\log g$ 問題を解消すること。
• 包括的かつ公開可能なグリッドを用いて、多様な亜巨星星集団における一貫性のある均一なスペクトル解析を可能にすること。

提案手法

• 放射平衡および静的平衡状態の下で、Tlusty 204コードを用いて平面平行かつ静的な星の大気モデルを計算した。
• 16,000–18,000周波数点と70深度点を用いた透過率サンプリングにより、τ_Ross = 10⁻⁷ から 100 の大気構造を解像した。
• Tremblay & Bergeron (2009) が報告した、ランゲンおよびバルマー系列の最初の10本の線に対する最新の水素スターリング幅拡大プロファイルを初めて組み込んだ。
• ヘリウム I 禁制線4本およびヘリウム II バルマー、パッショーン、およびプファンド系列の詳細な線プロファイルを含めた。
• BSTARデータベースから得た61エネルギー準位と330個の放射遷移を含む、HおよびHeの完全なモデル原子を用いた。
• 3200–7200 Å の範囲で0.1 Å解像度の合成スペクトルを生成し、すべてのモデルが構造パラメータの相対変化が0.1%未満に収束するようにした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 更新された水素スターリング幅拡大プロファイルは、高温亜巨星星の大気におけるスペクトルエネルギー分布および線プロファイルにどのように影響を与えるか？
• RQ2 新しいNLTEモデルは、亜巨星星におけるスペクトロスコピック的および光度的表面重力加速度の乖離をどの程度低減するか？
• RQ3 正確なスターリングプロファイルの組み込みが、なぜ以前に予測されたよりも深いHα線コアをもたらすのか？
• RQ4 新しい合成スペクトルグリッドは、複数のバルマー線から導かれる温度と重力の決定の内部一貫性をどのように向上させるか？
• RQ5 ヘリウム質量分率と有効温度が、亜巨星スペクトルにおけるHe IおよびHe II線の相対的強度にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 全11,396モデルのうち10,887スペクトルが収束に成功し、収束率は95.5%に達した。収束が最も困難なモデルは、低T_effおよび高log g、または高ヘリウム質量分率のものであった。
• 更新されたスターリング幅拡大プロファイルの組み込みにより、スペクトロスコピック的および光度的表面重力加速度の乖離が約半減し、直接的に$\log g$ 問題に対処した。
• 更新されたスターリングプロファイルを組み込んだモデルでは、予期しないほど深いHα線コアが観測された。これは、大気構造計算において以前に考慮されていなかった効果が存在することを示唆している。
• 高温およびヘリウム質量分率が高い条件下では、He II ピケットン系列がスペクトルを支配する一方、Hβ線は著しく弱体化する。
• スペクトルライブラリでは、温度が上昇するに従い、He I/He II線強度比が徐々に減少しており、これはイオン化平衡のシフトを反映している。
• このライブラリは http://www.ster.kuleuven.be/~petern/work/sd_grid/ で公開されており、（He-）sdBおよび（He-）sdO星の観測可能な全パラメータ空間をカバーしている。