[論文レビュー] The photospheric abundances of active binaries II. Atmospheric parameters and abundance patterns for 6 single-lined RS CVn systems

T. Morel, G. Micela+3 more|ArXiv.org|Sep 19, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 60被引用数 21

ひとこと要約

本研究では、高分解能分光法を用いて6つの単線型RS CVn連星における光球層組成を自己一貫性のあるLTE解析で行い、励起・イオン化平衡および(V-R)/(V-I)色から大気パラメータを導出している。活性星としての特徴を持つこれらの星は太陽に比べてやや鉄不足（[Fe/H] ≈ −0.41 から +0.11）であるが、α元素に著しい過剰を示しており、従来の強力な金属不足の主張に疑問を呈するとともに、活動性が光度温度指標に与える影響を浮き彫りにしている。

ABSTRACT

Photospheric parameters and abundances are presented for a sample of single-lined chromospherically active binaries from a differential LTE analysis of high-resolution spectra. Abundances have been derived for 13 chemical species, including several key elements such as Li, Mg, and Ca. Two methods have been used. The effective temperatures, surface gravities and microturbulent velocities were first derived from a fully self-consistent analysis of the spectra, whereby the temperature is determined from the excitation equilibrium of the Fe I lines. The second approach relies on temperatures derived from the (B-V) colour index. These two methods give broadly consistent results for the stars in our sample, suggesting that the neutral iron lines are formed under conditions close to LTE. We discuss the reliability in the context of chromospherically active stars of various colour indices used as temperature indicators, and conclude that the (V-R) and (V-I) colours are likely to be significantly affected by activity processes. Irrespective of the method used, our results indicate that the X-ray active binaries studied are not as metal poor as previously claimed, but are at most mildly iron-depleted relative to the Sun (-0.41

研究の動機と目的

• 高分解能分光法を用いて6つの単線型クロモスフィア的活発連星の正確な大気パラメータおよび光球層組成を特定すること。
• 高い磁気活動を示す星において、(V-R)、(V-I)、(B-V)といった光度的色指数が温度指標としてどれほど信頼できるかを評価すること。
• Fe Iの励起平衡およびFe IIのイオン化平衡に基づく自己一貫性のあるLTE解析を適用することで、過去の組成研究における不一致を解消すること。
• Li、Mg、Ca、およびα元素といった重要な元素の組成パターンが星の活動性とどのように関連しているかを調査すること。

提案手法

• FEROSを用いたESO 1.52-m望遠鏡で、分解能R ≈ 48,000の高分解能スペクトルを28個の活発連星に対して取得したが、混合の影響を最小限に抑えるために、v sin i ≤ 10 km s⁻¹である6つの単線型系に限定して解析を行った。
• 大気パラメータ（Teff、log g、ξ）は、Fe I線の励起平衡とFe II線のイオン化平衡に基づく自己一貫性のあるLTE解析により導出した。
• 光譜的結果と比較するため、(B-V)、(V-R)、(V-I)色指数からの温度推定値も算出した。これにより、活発星における色指数の信頼性を評価した。
• Li、Mg、Ca、Cr、Baを含む13元素の組成は、LTE仮定の下で曲線の成長法を用いて導出した。
• 光譜的および光度的温度推定値の整合性を評価することで、LTEからのずれの有無および色ベースの温度指標の妥当性を検証した。
• 本研究では、Paper Iで再分析された2つの星（HD 113816、HD 119285）に対して更新されたラインリストを用い、新たな元素の組成解析を拡張して行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 (V-R)および(V-I)色指数がクロモスフィア的活発星の温度指標としてどれほど信頼できるか。
• RQ2 Fe Iの励起平衡およびFe IIのイオン化平衡から導かれた大気パラメータが、光度的色指数から得られたものと一致するか。
• RQ3 単線型RS CVn系におけるLi、Mg、Ca、α元素といった重要な元素の光球層組成は何か。
• RQ4 本研究のサンプルに含まれる活発連星は、文献で以前に報告されたように顕著に鉄不足であると見なせるか。
• RQ5 これらの活発星の組成パターンは太陽の光球層組成と比べてどう異なるか。化学的分離過程に何を示唆するか。

主な発見

• Fe Iの励起平衡から得られた効果的温度と(V-R)および(V-I)色指数から得られた温度は概ね一致しており、これらの星におけるFe I線がLTEに近い状態にあることを示している。
• (V-R)および(V-I)色指数は星の活動性の影響を強く受けるため、活発連星における温度決定には信頼できない。これに対して(B-V)はその影響が小さい。
• サンプルに含まれる星は強く金属不足ではなく、[Fe/H]は−0.41から+0.11の範囲にあり、太陽に比べてやや鉄不足であるが、それは限定的である。
• α元素（例：Mg、Si、Ca）に著しい過剰が観測され、活発星における非太陽的組成分離過程が存在することを示唆している。
• Li I λ6708二重線のスペクトル合成を用いて、HD 118238におけるリチウム組成が初めて導出され、リチウム過剰の特徴が観測された可能性がある。
• 従来の研究が光度的温度に依存していたことにより鉄組成の過剰評価がなされていたことから、本研究ではその不一致を解消し、鉄不足の程度が過大評価されていた可能性を示した。