[論文レビュー] Tests of stellar model atmospheres by optical interferometry III: NPOI and VINCI interferometry of the M0 giant gamma Sge covering 0.5 - 2.2 microns

M. Wittkowski, C. A. Hummel+2 more|ArXiv.org|Oct 5, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 37被引用数 16

ひとこと要約

本研究では、M0巨星γサジタウスに対して可視光および近赤外線干渉計測を用いて星のモデル大気を検証し、NPOI（526–852 nm）とVLTI/VINCI（2.19 μm）のデータを統合した。球対称のPHOENIXモデルは、両データセットにおいて一貫したローゼランド角直径6.06 ± 0.02 masを提供し、線形半径55 ± 4 R☉および効果温度3805 ± 55 Kを導出し、光学的から近赤外線的波長にわたりモデルの信頼性を確認するとともに、施設間の干渉計測キャリブレーションの妥当性を裏付けた。

ABSTRACT

Aims: We present a comparison of the visual and NIR intensity profile of the M0 giant gamma Sagittae to plane-parallel ATLAS 9 as well as to plane-parallel & spherical PHOENIX model atmospheres. Methods: We use previously described visual interferometric data obtained with the NPOI in July 2000. We apply the recently developed technique of coherent integration, and thereby obtain visibility data of more spectral channels and with higher precision than before. In addition, we employ new measurements of the K-band diameter of gamma Sagittae obtained with the instrument VINCI at the VLTI in 2002. Results: The spherical PHOENIX model leads to a precise definition of the Rosseland angular diameter and a consistent high-precision diameter value for our NPOI and VLTI/VINCI data sets of Theta_Ross=6.06 pm 0.02 mas, with the Hipparcos parallax corresponding to R_Ross=55 pm 4 R_sun, and with the bolometric flux corresponding to an effective temperature T_eff=3805 pm 55 K. Our visual visibility data close to the first minimum and in the second lobe constrain the limb-darkening effect and are generally consistent with the model atmosphere predictions. The visual closure phases exhibit a smooth transition between 0 and pi. Conclusions: The agreement between the NPOI and VINCI diameter values increases the confidence in the model atmosphere predictions from optical to NIR wavelengths as well as in the calibration and accuracy of both interferometric facilities. The consistent night-by-night diameter values of VINCI give additional confidence in the given uncertainties. The closure phases suggest a slight deviation from circular symmetry, which may be due to surface features, an asymmetric extended layer, or a faint unknown companion.

研究の動機と目的

• M0巨星γサジタウスの高精度干渉計測を用いて、理論的星のモデル大気の正確性を検証すること。
• 光学（NPOI）と近赤外線（VLTI/VINCI）の波長域における角直径測定値の整合性を特定すること。
• モデル幾何学的形状（平面平行対照球対称）が導かれる星のパラメータに与える影響を評価すること。
• 夜ごとのデータ比較を通じて、干渉計測キャリブレーションおよび測定精度の信頼性を評価すること。

提案手法

• 米海軍プロトタイプ光学干渉計測器（NPOI）を用いて、526–852 nmの波長域で高精度な可視度データを取得するためのコherent統合を実施した。
• 欧州南天天文台（ESO）の非常に大型望遠鏡干渉計測器（VLTI）に搭載されたVINCI機器を用いて、新たな近赤外線Kバンド（2.19 μm）可視度データを取得した。
• 平面平行および球対称のPHOENIXおよびATLAS 9モデル大気の予測値と、観測された可視度および閉合位相データを比較した。
• 過去の星のデータに基づいて事前にモデルパラメータ（T_eff、log g、M）を固定し、モデル幾何学的形状および大気構造の影響を分離した。
• ローゼランド光学厚さを用いて、外側のモデル層を基準として星の半径を定義し、精度を高めるために球対称幾何学的形状を優先した。
• 複数の観測夜にわたる一貫性を確認することで、測定不確実性およびキャリブレーション安定性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 球対称のPHOENIXモデル大気は、γサジタウスの光学的および近赤外線可視度データの両方に対して一貫的かつ高精度に適合するか？
• RQ2 同一のモデル大気を用いた場合、NPOI（光学）およびVLTI/VINCI（近赤外線）データから導かれる角直径はどのように比較されるか？
• RQ3 モデル幾何学的形状（球対称対照平面平行）が導かれる星の半径および角直径に与える影響はどの程度か？
• RQ4 閉合位相は、星の強度分布における円対称性の逸脱をどのように示唆するか？
• RQ5 夜ごとの一貫性から、NPOIおよびVLTI/VINCI施設のキャリブレーション不確実性はどの程度信頼できるか？

主な発見

• 球対称PHOENIXモデルは、NPOIおよびVLTI/VINCI両データに対して一貫したローゼランド角直径6.06 ± 0.02 masを示し、光学的から近赤外線的波長にわたりモデルの信頼性を確認した。
• 導出された線形半径はR_Ross = 55 ± 4 R☉であり、不確実性の主な要因はヒッパルコス視差（π = 11.90 ± 0.71 mas）に起因する。
• 効果温度はT_eff = 3805 ± 55 Kに制限され、主な誤差要因は干渉計測精度ではなくボリオメトリックフラックスの不確実性である。
• VINCIデータの夜ごとの一貫性は、報告されたキャリブレーション不確実性および測定精度の信頼性を裏付けた。
• 閉合位相は0からπへの滑らかな遷移を示し、表面不均一性、非対称な分子層、またはわずかな連星の存在によって生じる円対称性のわずかな逸脱を示唆している。
• 球対称モデルは、平面平行モデルよりもローゼランド半径をより正確に定義でき、視覚的バンドでは最大で1.5％の過大評価を回避できる。