[論文レビュー] The Variable Wavelength Dependence of the Dipping event of KIC 8462852

Eva H. L. Bodman, Jason T. Wright+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2018

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、Las Cumbres Observatoryの多バンド光度測定を用いて、KIC 8462852における2017年の減光イベント（「Elsieダイプファミリー」）の波長依存性の変動を分析する。波長依存性は時間とともに変化しており、サイズおよび／または組成が不均一なチリの存在を示唆し、遮蔽するチリ粒子は0.5 μm未塔である可能性が高く、新しく形成された光学的薄いチリと整合的である。一方、恒星的減光は時間とともにグレイ減光に近づく傾向を示している。

ABSTRACT

First observed with the Kepler mission, KIC 8462852 undergoes unexplained dimming events, "dips," on the timescale of days which were again observed from the ground from May to December 2017. Monitored with multi-band photometry by the Los Cumbres Observatory, all four dips of the "Elsie dip family" display clear wavelength dependence. We measure how the wavelength dependence changes over the whole dimming event, including the dimming between the dips and the brightening event (the `blip') which occurs after the dips. We find that a single wavelength dependence does not fit the entire light curve and the dimming occurring between the dips is non-gray and varies in time. Because of the non-gray dimming between the dips, we measure the wavelength dependence of the dips separately and without the extra depth from this dimming. Such measurements yield a different estimate of the wavelength dependence the wavelength dependence of the dips but remains consistent with the previous measurement except for Elsie (the first dip), which is surrounded by dimming with strong wavelength dependence. We find the range of the wavelength dependence variation of the entire 2017 light curve is consistent with optically-thin dust with an average radius of $r<1\,μ$m and the dust causing just the dips being $r<0.5\,μ$m. Since the dependence is time-dependent, the dust occulting the star must be heterogeneous in size, composition, or both and the distributions of these properties along the line of sight must change over time.

研究の動機と目的

• KIC 8462852の2017年の減光イベントにおける波長依存性が時間経過とともにどのように変化するかを調査すること。
• 短期的なダイプと長期的な恒星的減光の寄与を分離し、観測された色の変化に与える影響を解明すること。
• 恒星的減光の影響を除去した上で、個々のダイプ（Elsie, Celeste, Skara Brae, Angkor）の波長依存性を測定すること。
• 測定された波長依存性に基づき、さまざまな組成を仮定して遮蔽チリの粒子径を推定すること。
• 観測された減光が周囲星間チリによるものかどうか、あるいは恒星間減光などの他のメカニズムによるものかどうかを評価すること。

提案手法

• 2017年のダイプイベント期に、Las Cumbres Observatoryのグローバルネットワークを用いて複数の光学バンド（B, r′, i′）で多バンド光度測定を実施した。
• 光曲線を個々のダイプと恒星的減光成分に分解し、それぞれの波長依存性を分離した。
• 異なるバンド間の深さ比（例：B/i′, r′/i′）を計算することで、各ダイプの波長依存性を定量的に評価した。恒星的減光を含む・含まない両ケースで評価した。
• 光学的薄いチリ減光を仮定して波長依存性をモデル化し、さまざまな組成（例：炭素、ケイ酸塩、氷）に対する粒子径を推定した。
• フィッティングプロセス中に統計的不確実性を伝搬させ、粒子径推定値の信頼性を評価した。
• 結果をBoyajianら（2018年）およびDeegら（2018年）の先行測定値、特にElsieダイプについて比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 KIC 8462852のダイプにおける波長依存性は、2017年の減光イベントの進行に伴いどのように変化するか？
• RQ2 恒星的減光は、個々のダイプの測定された波長依存性にどの程度影響を与えているか？
• RQ3 観測された波長依存性と整合する粒子径および組成は何か？
• RQ4 ダイプの波長依存性は光学的薄いチリによるものと一致するか？また、周囲星間起源を支持するか？
• RQ5 恒星的減光を分析から除外した場合、結果は過去の測定値とどのように一致するか？

主な発見

• 2017年のダイプファミリーの波長依存性は時間的に変動しており、視線方向または時間経過に伴いチリの性質が変化していることを示唆する。
• 恒星的減光は、Elsieダイプ付近では強い波長依存性（非グレイ）を示し、時間の経過とともにグレイに近づく傾向を示しており、粒子径が大きくなっている可能性を示唆する。
• 恒星的減光を除去した後、ダイプの深さ比（例：ElsieではB/i′ = 1.665、r′/i′ = 1.292）は先行測定値とより整合的であり、マイクロメートル未塔のチリを示唆する。
• ダイプを引き起こす遮蔽チリは0.5 μm未塔の粒子と整合的であるが、恒星的減光はやや大きな粒子を含む可能性があるが、不確実性が大きい。
• ダイプを引き起こすチリは新しく生成されたものである可能性が高く、マイクロメートル未塔の粒子はF型星からの放射圧で吹き飛ばされるため、そうでなければ存在できない。
• Angkor以降の恒星的減光はグレイ減光と整合的（大きな粒子を示唆）であるが、不確実性が大きく、異なるチリ集団の可能性も残っている。