[論文レビュー] The MSST Campaign: II.Effective temperature and gravity variations in the multi-periodic pulsating subdwarf B star PG1605+072

A. Tillich, U. Heber+3 more|ArXiv.org|Jul 5, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、脈動する亜水平線巨星B型星PG1605+072の時間分解スペクトロスコピーを分析し、20個の脈動モードにおける有効温度と表面重力の変化を測定した。約9,000枚のスペクトルを用いた定量的スペクトル解析により、温度と重力の変化がほぼ同位相にあることが判明し、ΔT_eff = 88 K から 880 K、Δlog g = 0.008 から 0.08 dex の振幅を示した。これは、急速に回転する星における星震学的モード同定に重要な制約をもたらす。

ABSTRACT

Stellar oscillations are an important tool to probe the interior of a star. Subdwarf B stars are core helium burning objects, but their formation is poorly understood as neither single star nor binary evolution can fully explain their observed properties. Since 1997 an increasing number of sdB stars has been found to pulsate forming two classes of stars (the V361 Hya and V1093 Her stars). We focus on the bright V 361 Hya star PG1605+072 to characterize its frequency spectrum. While most previous studies relied on light variations, we have measured radial velocity variations for as much as 20 modes. In this paper we aim at characterizing the modes from atmospheric parameter and radial velocity variations. Time resolved spectroscopy ($\approx$9000 spectra) has been carried out to detect line profile variations from which variations of the effective temperature and gravity are extracted by means of a quantitative spectral analysis. We measured variations of effective temperatures and gravities for eight modes with semi-amplitudes ranging from $ΔT_{ m{eff}}=880$ K to as small as 88 K and $Δ\log{g}$ of 0.08 dex to as low as 0.008 dex. Gravity and temperature vary almost in phase, whereas phase lags are found between temperature and radial velocity. This profound analysis of a unique data set serves as sound basis for the next step towards an identification of pulsation modes. As rotation may play an important role the modelling of pulsation modes is challenging but feasible.

研究の動機と目的

• 時間分解スペクトルを用いて、多周期的な亜水平線巨星B型星PG1605+072の脈動モードを特徴づけること。
• 時間系列スペクトルから有効温度および表面重力の変化を特定し、従来の光度測定および径方向速度データを補完すること。
• 特に急速に回転すると考えられる星における脈動モード同定を支援する観測的制約を提供すること。
• 脈動運動がラインプロファイルの変化に及ぼす寄与と、それによる導出された大気パラメータへの影響を評価すること。
• T_effおよびlog gの変化の正確な振幅および位相を測定することで、将来の非断熱的・回転を伴う脈動モデリングを可能にすること。

提案手法

• ボク望遠鏡、ノルディック光学望遠鏡、ESO施設を用いて、PG1605+072の約9,000枚の高分解能時間分解スペクトルを取得した。
• モデル大気のグリッドを用いた定量的スペクトル解析により、ラインプロファイルの変化から時間に依存する有効温度および表面重力を抽出した。
• 最大20個の脈動モードについて径方向速度の変化を測定し、T_effおよびlog gの変化と相関をとった。
• 径方向速度、温度、重力の変化の間の位相差を比較し、モードの幾何学的構造および脈動ダイナミクスを推定した。
• 非球面脈動の回転星モデリングの基盤として、BRUCEコード（Townsend 1997）を用いた。
• 径方向速度の振幅から脈動加速度および半径の変化を計算し、重力変化の予測を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 脈動する亜水平線巨星B型星PG1605+072における有効温度および表面重力の変化の振幅と位相は何か？
• RQ2 複数の脈動モードにわたって、温度および重力の変化は径方向速度の変化とどのように相関しているか？
• RQ3 脈動運動がラインプロファイルの変化に及ぼす寄与はどの程度で、それが導出された大気パラメータにどのように影響するか？
• RQ4 観測されたT_effおよびlog gの変化は、回転を伴う状況下で、径方向モードまたは非径方向モードのどちらで説明できるか？
• RQ5 観測された変化は、PG1605+072の脈動モード同定および将来の星震学的モデリングにどのように制約をもたらすか？

主な発見

• 有効温度の変化は8つの脈動モードで測定され、ΔT_eff = 88 K から 880 K の範囲であった。
• 表面重力の変化も同様の8つのモードで検出され、Δlog g = 0.008 dex から 0.08 dex の範囲であった。
• 温度と重力の変化はほぼ同位相にあり、両者の間の位相差は+0.04サイクルであった。
• 有効温度と径方向速度の変化の間に顕著な位相差+0.29サイクルが測定された。
• 脈動加速度（0.292 km s⁻²）が重力変化の主因であり、観測されたΔlog gのうち0.072 dexを説明しており、測定値の0.078 dexとよく一致した。
• 支配的モードf1の径方向速度振幅は、1999年の2.4 km s⁻¹から2002年の15.4 km s⁻¹に増加し、後年のT_effおよびlog gの変化と相関した。