[論文レビュー] The PHASES Differential Astrometry Data Archive. II. Updated Binary Star Orbits and a Long Period Eclipsing Binary

Matthew W. Muterspaugh, William I. Hartkopf+9 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2010

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 46被引用数 244

ひとこと要約

本論文は、PHASESプログラムからの高精度微小天測量と、歴史的天測量および径速度データを組み合わせることで、20個の連星系の軌道解を精緻化した。そのうちの1つは長周期食連星α Com（HD 114378）であり、次回食は2015年1月24日ごろに予測されている。改良された軌道により、星の質量と系の距離が高精度に決定され、将来的な天測量ミッションの校正基準としての役割を果たす。

ABSTRACT

Differential astrometry measurements from the Palomar High-precision Astrometric Search for Exoplanet Systems have been combined with lower precision single-aperture measurements covering a much longer timespan (from eyepiece measurements, speckle interferometry, and adaptive optics) to determine improved visual orbits for 20 binary stars. In some cases, radial velocity observations exist to constrain the full three-dimensional orbit and determine component masses. The visual orbit of one of these binaries---alpha Com (HD 114378)---shows that the system is likely to have eclipses, despite its very long period of 26 years. The next eclipse is predicted to be within a week of 2015 January 24.

研究の動機と目的

• PHASESプログラムからの高精度微小天測量を用いて、長周期連星の視覚的軌道の精度を向上させること。
• PHASESデータを、歴史的天測量（目視、スペクラ、適応光学）および径速度データと統合し、3次元全軌道解を導出すること。
• 径速度データが利用可能な場合、個々の星の質量と系の距離を決定すること。
• 長周期食連星系を特定・特徴づけ、次回食の期間を予測すること。
• 将来的な高精度天測量ミッション（例：Gaia や J-MAPS）の校正基準として、高精度の軌道解を提供すること。

提案手法

• 2002年から2008年の間、パラモール・テストベッド干渉計（PTI）を用いて、J、H、Kバンドで35 µasの高精度微小天測量が実施された。
• ワシントン連星星表（WDS）に記録された歴史的天測量は、残差の分散とカイ二乗統計量に基づく反復的手順により重み付けされた。
• 視覚的天測量データと非-PHASES天測量データを統合し、ケプラー軌道モデルをフィットさせ、単位誤差を反復的に調整して単位重みのRMS散らばりを達成した。
• CORAVELおよびTSU ASTから得られた径速度データを、利用可能な範囲で統合し、3次元全軌道と個々の星の質量を導出した。
• 三角測量パララックス（S99）を、距離と質量の決定を高めるために追加の制約として用いた。
• 残差が3σを超える測定値は、反復的にフラグを立てて除外し、最終的な軌道解の頑健性を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PHASESと歴史的天測量を統合した結果、20個の長周期連星の視覚的および3次元軌道要素はどのように改善されたか？
• RQ2 長周期連星α Com（HD 114378）は、食連星として確認できるか。次回の食はいつごろ予測されるか？
• RQ3 統合された天測量と径速度データから導かれる個々の星の質量と系の距離は何か？
• RQ4 PHASESによる改良された軌道解は、従来の解と比べてどの程度精度が向上したか？
• RQ5 これらの系は、Gaia や J-MAPS といった将来的な天測量ミッションの校正基準として、どの程度有効に使えるか？

主な発見

• α Com（HD 114378）の視覚的軌道は、長周期食連星であることを確認し、次回の食が2015年1月24日ごろの1週間以内に予測されることを示した。
• HD 137107では、統合された天測量と径速度データによる解が、星の質量をそれぞれ1.243 ± 0.054 M⊙ と 1.100 ± 0.039 M⊙ に決定し、系の距離を18.50 ± 0.22 pcに特定した。
• HD 214850の軌道解では、質量が7%の不確かさレベルで測定され、29.5 ± 0.8 masのパララックスが軌道と整合的であった。
• HD 137107の改良された軌道には、Kバンドの微小等級差∆Kp = 0.185 ± 0.001 および絶対等級K1 = 3.04 ± 0.22、K2 = 3.23 ± 0.22 が含まれていた。
• 本研究は、20個の連星系に対して高精度の軌道解を提供し、従来の研究に比べて軌道要素と物理的パラメータの推定値を顕著に改善した。
• 長基線干渉計測定と歴史的天測量、および径速度を統合することで、星の質量と距離を決定する上で不可欠な頑健な3次元軌道解が得られることを示した。