[論文レビュー] The weak-line T Tauri star V410Tau I. A multi-wavelength study of variability

B. Stelzer, M. Fernández+11 more|CERN Bulletin|Sep 11, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、弱線Tタウリ星V410 Tauに対して、光学、Hα、X線観測を組み合わせた多波長キャンペーンを実施し、異なる大気層における磁気活動指標の関係を調査した。主な発見は、原始主系列星において初めての記録となる5.4年周期の活動サイクルの検出と、X線およびHα放射における回転モードの不在であり、これはコロナおよびコアラ層の活動と表面スポットとの間で分離している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present the results of an intensive coordinated monitoring campaign in the optical and X-ray wavelength ranges of the low-mass, pre-main sequence star V410Tau carried out with the aim to study the relation between various indicators for magnetic activity that probe emission from different atmospheric layers: optical photometric star spot (rotation) cycle, chromospheric Halpha emission, and coronal X-rays. Two X-ray pointings were carried out with the Chandra satellite simultaneously with the optical observations, and centered near the maximum and minimum levels of the optical lightcurve. A relation of their different count levels to the rotation period of the dominating spot is not confirmed by a third Chandra observation carried out some months later, during another minimum of the 1.87d cycle. Similarly we find no indications for a correlation of the Halpha emission with the spots' rotational phase. The extraordinary stability of the largest spot is confirmed by long-term photometric and radial velocity measurements. Joining our optical photometry with previous data we provide a new estimate for the dominant periodicity of V410Tau. This updated value removes systematic offsets of the time of minimum observed in data taken over the last decade. Furthermore, the combination of the new data with published measurements taken during the last decade allows us to examine long-term changes in the mean light level of the photometry of V410Tau. A variation on the timescale of 5.4yr is suggested. Assuming that this behavior is truely cyclic V410Tau is the first pre-main sequence star on which an activity cycle is detected.

研究の動機と目的

• V410 Tauの異なる大気層における磁気活動指標（表面スポット（光学）, コアラ層放射（Hα）, コロナX線放射）の関係を調査すること。
• 1.87日周期の光度変動を引き起こす支配的スポットの正確な回転周期とエフェマリスを特定すること。
• X線およびHα放射が、光学光曲線と同じ回転位相で変動するかどうかを検証し、大規模な極域スポットと直接的な関連があるかを確認すること。
• 平均明るさおよび活動レベルにおける長期的変動を調査し、活動サイクルの兆候があるかどうかを検出すること。
• 原始主系列星におけるX線とHαの光度の関係を評価し、主系列のフレア星と比較すること。

提案手法

• 2001年11月に、光学的光度測定、低分解能分光測定（Hα等価幅および放射度の測定）、およびチャンドラX線宇宙望遠鏡を用いたX線観測を統合した多波長モニタリングキャンペーンを実施した。
• 1993年および2001年のデータを用いて、支配的スポットの回転周期とエフェマリスを高精度で精緻化し、長期的な安定性を評価した。
• ヒッパルコス距離（136 pc）と標準星からの放射度校正を用い、測定された等価幅とR_cバンド光度をもとにHα光度を計算した。
• ACIS X線スペクトルからX線光度を導出し、Hαおよび光学放射度と比較して活動の相関関係を評価した。
• X線およびHα放射の位相依存性を、光学最小値との相対関係で分析し、回転モードの有無を検証した。
• 2001年のキャンペーンデータに加え、過去10年間のアーカイブデータを統合し、平均明るさにおける長期的傾向および周期性の有無を調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 V410 Tauの1.87日周期の光度変動は時間経過とともに安定しているか？ また、新規データによりさらに精緻化可能か？
• RQ2 X線およびHα放射が、光学光曲線と同じ位相で変動するか？ これは、大規模な極域スポットと直接的な関連があることを示唆するか？
• RQ3 V410 Tauに長期的な活動サイクルの兆候があるか？ その周期は何か？
• RQ4 V410 TauのX線およびHα光度は、主系列のM型矮星と比較してどう異なるか？ これにより活動メカニズムに何が示唆されるか？
• RQ5 X線およびHα放射に回転モードが認められないことは、コロナおよびコアラ層活動の空間的分布にどのような意味を持つのか？

主な発見

• V410 Tauの回転周期は、1.871970 ± 0.000010日へと精緻化され、過去のエフェマリスにおける系統的ずれが解消された。
• 1993年および2001年の径速度測定値を新周期で折りたためた結果、位相の一致が極めて良好で、支配的極域スポットの長期的安定性が確認された。
• 平均光学的明るさに約5.4年周期の長期的変動が検出された。これは、原始主系列星において活動サイクルの初歩的証拠である可能性を示唆している。
• X線光度曲線においても、光学最大および最小時における同時チャンドラ観測を含め、顕著な回転モードは認められず、X線放射が大規模な極域スポットに集中していないことを示している。
• Hα放射の強度と支配的スポットの回転位相との間に相関は認められず、コアラ層活動が大規模スポットの分布と直接的に結びついていないことを示唆している。
• V410 TauのX線およびHα光度は、主系列のM型矮星で観測された関係（例：L_Hα ≈ 0.7 L_X）と整合的であり、原始主系列星であるにもかかわらず同様の活動スケーリングが成り立つことを示している。