[論文レビュー] The VLT-FLAMES Tarantula Survey XVI. The optical+NIR extinction laws in 30 Doradus and the photometric determination of the effective temperatures of OB stars

J. Maíz Apellániz, C. J. Evans+12 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2014

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 50被引用数 58

ひとこと要約

本論文は、VLT-FLAMESおよびHST/WFC3データを用いて、30 Doradus領域に特化した新しい光学および近赤外（NIR）減光則の族を提示する。これらの減光則をOB星に適用することで、有効温度を中程度の不確かさと最小限のバイアスで、E(4405-5495) ~ 1.5 magまで光度的に決定可能であることが示され、光学およびNIR領域での精度が向上した、従来のCCM減光則の代替手段を提供する。

ABSTRACT

Context: The commonly used extinction laws of Cardelli et al. (1989) have limitations that, among other issues, hamper the determination of the effective temperatures of O and early B stars from optical+NIR photometry. Aims: We aim to develop a new family of extinction laws for 30 Doradus, check their general applicability within that region and elsewhere, and apply them to test the feasibility of using optical+NIR photometry to determine the effective temperature of OB stars. Methods: We use spectroscopy and NIR photometry from the VLT-FLAMES Tarantula Survey and optical photometry from HST/WFC3 of 30 Doradus and we analyze them with the software code CHORIZOS using different assumptions such as the family of extinction laws. Results: We derive a new family of optical+NIR extinction laws for 30 Doradus and confirm its applicability to extinguished Galactic O-type systems. We conclude that by using the new extinction laws it is possible to measure the effective temperatures of OB stars with moderate uncertainties and only a small bias, at least up to E(4405-5495) ~ 1.5 mag.

研究の動機と目的

• 広く使用されているCCM（1989）減光則の限界を改善する、30 Doradus領域に特化した新しい減光則の族を開発すること。
• これらの新しい減光則が、スペクトロスコピックパラメータが既知の銀河系O型星に適用可能かどうかを検証し、30 Doradus以外の領域への一般化可能性を評価すること。
• 新しい減光則を用いて、光学およびNIR光度のみからOB星の有効温度（T_eff）を導出できるかの可能性を評価すること。
• CCM減光則の主な欠陥、特に減光のパラメータライゼーション（例：R_V と R_5495 の違い）、光学領域での関数形、NIR領域での挙動を是正すること。
• 高精度光度的調査（例：Gaia や LSST）において、正確なT_effの決定が不可欠であるため、実用的でキャリブレーション済みの減光補正ツールを提供すること。

提案手法

• 30 DoradusのVLT-FLAMES Tarantula Survey（VFTS）の高精度分光およびNIR光度、およびHST/WFC3の光学光度データを用いる。
• CHORIZOSソフトウェアを用いて、さまざまな減光則仮定のもとでデータを分析し、観測された等級を合成SEDにフィットさせる。
• 単色パラメータライゼーションを用いて、光学およびNIR領域における色超過（E(4405-5495)）とR_5495値の観測色超過にフィットすることで、新しい減光則の族を導出する。
• 予測光度と観測データの比較を通じて新しい減光則の妥当性を検証し、ジョンソン＝カウジンズ、ストルムグレン、WFC3などの異なるフィルターシステムにおいて一貫性があることを確認する。
• 波長領域、特に光学およびNUV領域での減光曲線の違いを強調するための正規化スキームを用いる。
• CCM減光則と比較することで、異なるR_5495値および減光レベルにおける乖離を評価し、新しい減光則の頑健性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CCM（1989）減光則よりも、観測された光学およびNIR領域の減光をよりよく記述する、30 Doradus領域の新しい減光則の族を導出可能か？
• RQ2 これらの新しい減光則は、スペクトロスコピックパラメータが既知の銀河系O型星に適用可能であり、30 Doradus以外の領域にも一般化可能か、その適用範囲はどの程度か？
• RQ3 新しい減光則を用いて、光学およびNIR光度のみからOB星の有効温度が信頼性高く決定可能か？
• RQ4 関数形、パラメータライゼーション（特にR_5495 と R_V の違い）、NIR領域での挙動の観点から、新しい減光則はCCMとどのように異なるか？
• RQ5 新しい減光則を用いた光度的T_eff決定が、どの程度の減光レベル（E(4405-5495)）まで正確かつバイアスなしに可能か？

主な発見

• 30 Doradus領域に特化した新しい光学およびNIR減光則の族が成功裏に導出され、特にパラメータライゼーションと関数形においてCCM（1989）減光則を上回る精度を示した。
• 新しい減光則は、減光を受けた銀河系O型星に対しても適用可能であることが検証され、タランチュラネビュラを越えた広範な関連性が確認された。
• 新しい減光則を用いたOB星の光度的T_eff決定では、わずか数パーセントの不確かさとわずかな系統的バイアスで、中程度の減光に対しても信頼性が保証された。
• この手法により、E(4405-5495) ~ 1.5 magまでT_effの推定が信頼性を持って可能であり、さらなるデータでより高い減光まで拡張可能である。
• CCMのR_Vを用いたパラメータライゼーションは根本的に誤りであり、正確な減光補正には単色パラメータ（例：R_5495）が不可欠であることが確認された。
• 本研究で用いられたNIR減光則（Rieke & Lebofsky 1985によるべき乗則）は、低〜中程度の減光（≤2.0 mag）に対して十分に適しているが、視線依存の変動が存在する可能性がある。