[論文レビュー] The radii of the nearby K5V and K7V stars 61 Cyg A & B - CHARA/FLUOR interferometry and CESAM2k modeling

P. Kervella, A. Mérand+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 40

ひとこと要約

本研究は、高精度なCHARA/FLUOR干渉計測とCESAM2k星間進化モデルを組み合わせ、近隣のK5VおよびK7V連星星61 Cyg AおよびBの半径を測定した。その結果、それぞれ0.665±0.005 R⊙および0.595±0.008 R⊙の半径が得られた。これらの高精度な半径は、星々の年齢を約6 Gyrに制約し、小規模な対流長さパラメータを支持するものであり、低質量星における質量および進化モデルをさらに精緻化するための星震動的標的としての可能性を示している。

ABSTRACT

Context: The main sequence binary star 61 Cyg (K5V+K7V) is our nearest stellar neighbour in the northern hemisphere. This proximity makes it a particularly well suited system for very high accuracy interferometric radius measurements. Aims: Our goal is to constrain the poorly known evolutionary status and age of this bright binary star. Methods: We obtained high accuracy interferometric observations in the infrared K' band, using the CHARA/FLUOR instrument. We then computed evolutionary models of 61 Cyg A & B with the CESAM2k code. As model constraints, we used a combination of observational parameters from classical observation methods (photometry, spectroscopy) as well as our new interferometric radii. Results: The measured limb darkened disk angular diameters are theta_LD(A) = 1.775 +/- 0.013 mas and theta_LD(B) = 1.581 +/- 0.022 mas, respectively for 61 Cyg A and B. Considering the high accuracy parallaxes available, these values translate into photospheric radii of R(A) = 0.665 +/- 0.005 Rsun and R(B) = 0.595 +/- 0.008 Rsun. The new radii constrain efficiently the physical parameters adopted for the modeling of both stars, allowing us to predict asteroseismic frequencies based on our best-fit models. Conclusions: The CESAM2k evolutionary models indicate an age around 6 Gyrs and are compatible with small values of the mixing length parameter. The measurement of asteroseismic oscillation frequencies in 61 Cyg A & B would be of great value to improve the modeling of this important fiducial stellar system, in particular to better constrain the masses.

研究の動機と目的

• 近隣のK5VおよびK7V連星星61 Cyg AおよびBの物理的校正を向上させ、低質量星間進化の重要なベンチマークとする。
• それらの進化状態および年齢に関する不確実性を解消する。これは、距離が近く明るいにもかかわらず、依然として不十分に制約されている。
• 高精度な干渉計測による半径を、星間進化モデルにおける重要な制約条件として用い、質量や対流長さなどの基本的パラメータを精緻化する。
• 標準の振動理論に基づき、星震動的周波数分離（大規模Δνおよび小規模δν）を予測する。
• 61 Cygを、星間構造および大気モデルの検証に用いる北半球のα Cenの類縁体として確立する。

提案手法

• 61 Cyg AおよびBの縁減衰した角直径を測定するために、CHARA/FLUOR装置を用いた高精度な赤外K′バンド干渉計測が実施された。
• 測定された角直径（1.775±0.013 masおよび1.581±0.022 mas）は、高精度なパラレルデータを用いて線形半径に変換された。
• 星間進化モデルはCESAM2kコードを用いて計算され、観測された光度、スペクトロスコピックおよび干渉計測的制約が組み込まれた。
• モデルは反復的に調整され、両星の観測された半径、効果的温度、金属量、光度と一致するようにされた。
• 標準の振動理論に基づき、最良適合モデルを用いて星震動的周波数分離（大規模Δνおよび小規模δν）が予測された。
• 対流効率に対する対流長さパラメータの感度が分析され、対流効率に対する強い制約が得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CHARA/FLUOR干渉計測により、K5VおよびK7V星61 Cyg AおよびBの正確な光球面半径は何か？
• RQ2 これらの新しい半径測定値は、61 Cyg AおよびBの年齢および進化状態をどの程度精緻化するか？
• RQ3 観測された半径は、低質量星における対流長さパラメータをどの程度制約するか？
• RQ4 最良適合モデルに基づき、61 Cyg AおよびBに予測される星震動的周波数パターンは何か？
• RQ5 星震動振動の検出は、これらの星の質量決定をどの程度改善するか？

主な発見

• 61 Cyg Aの縁減衰した角直径は1.775±0.013 masであり、これに対応する光球面半径は0.665±0.005 R⊙である。
• 61 Cyg Bの縁減衰した角直径は1.581±0.022 masであり、これに対応する光球面半径は0.595±0.008 R⊙である。
• CESAM2kモデルは、両星の年齢が約6 Gyrであると示唆しており、金属量が低く、運動学的性質とも整合的である。
• 半径測定により、対流長さパラメータが良好に制約されており、低質量星における質量依存的αパラメータの支持が得られた。
• モデルは星震動的大規模および小規模周波数分離（Δν₀およびδνₙ,ₗ）を予測しており、将来的な観測によるモデルの検証に使用可能である。
• 61 Cyg AおよびBにおける星震動振動の検出は、現在の質量推定値の不一致を解消するための重要な制約を提供する。