[論文レビュー] Theoretical analysis of the atmospheres of CP stars. Effects of the individual abundance patterns

S. Khan, D. Shulyak|ArXiv.org|Jun 27, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用数 25

ひとこと要約

本稿では、スケールド・ソーラー分画の代わりに個々の分画パターンを用いたモデル大気を用いて、CP星の大気の体系的理論的分析を提示している。Si、Cr、Feが温度構造および光度的挙動に支配的であることが判明し、スケールド・ソーラーのモデルを用いることで分画分析にはわずかな誤差（約±0.25 dex）しか生じないが、垂直分画勾配の測定には顕著な不確実性（約±0.4 dex）が生じることを強調しており、CP星の特異性を正確に捉えるには要素別モデルの必要性が示唆されている。

ABSTRACT

Context. See abstract in the paper. Aims. See abstract in the paper. Methods. See abstract in the paper. Results. We present a homogeneous study of model atmosphere temperature structure, energy distribution, photometric indices in the uvbybeta and Delta_a systems, hydrogen line profiles, and the abundance determination procedure as it applies to CP stars. In particular, we found that Si, Cr and Fe are the main elements to influence model atmospheres of CP stars, and thus to be considered in order to assess the adequacy of model atmospheres with scaled solar abundances in application to CP stars. We provide a theoretical explanation of the robust property of the Delta_a photometric system to recognize CP stars with peculiar Fe content. Also, the results of our numerical tests using model atmospheres with one or several elements overabundant (Si and Fe by +1 dex, Cr by +2 dex) suggest that the uncertainty of abundance analysis in the atmospheres of CP stars using models with scaled abundances is less than plus/minus 0.25 dex. If the same homogeneous models are used for the abundance stratification analysis then we find that the uncertainty of the value of the vertical abundance gradient is within an 0.4 dex error bar. Conclusions. Model atmospheres with individual abundance patterns should be used in order to match the actual anomalies of CP stars and minimize analysis errors.

研究の動機と目的

• CP星のモデル大気における個々の分画パターンの影響を調査し、一般的なスケールド・ソーラー分画の仮定を越えること。
• A型およびB型星において観測される化学組成のパラメータ空間を体系的に探索すること、特にA型およびB型星を対象として。
• CP星における分画分析にスケールド・ソーラー分画を用いたモデル大気の正確性と限界を評価すること。
• 特にSi、Cr、Feの過剰分画が温度構造、エネルギー分布関数、光度的インデックスに与える影響を評価すること。
• 簡略化されたモデル大気を用いる場合の分画決定および垂直分画勾配測定における不確実性を定量化すること。

提案手法

• A型およびB型星に対して、log g = 4.0、効果的温度が8000 Kから20,000 Kの範囲で、モデル大気のグリッドを計算した。
• LLmodelsコードを用いて、C、Mg、Si、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Sr、Eu、Heの12要素を変化させた個々の分画パターンを有するモデルを計算した。
• 特徴的な（CP星的）モデルと基準（太陽成分）モデルとの間で、温度構造、エネルギー分布関数、光度的インデックス（uυbyβおよびΔa）、水素線プロファイル、分画分析手順を比較した。
• 分画分析における誤差伝搬を評価するため、SiやFeで+1 dex、Crで+2 dex過剰な単一または複数要素のモデルを用いた数値的テストを実施した。
• Δa光度的システムがFe分画異常に対してどれほど感度が高いかを分析し、CP星を同定するためのこのシステムの頑健性を評価した。
• 均質モデルを用いた層状化分析により、導出された垂直分画勾配における不確実性を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 個々の分画パターン、特にSi、Cr、Feがスケールド・ソーラー分画と比較してCP星モデル大気の温度構造にどのように影響を与えるか？
• RQ2 スケールド・ソーラー分画を用いたモデル大気は、CP星の元素分画の導出においてどの程度の誤差を生じるか？
• RQ3 なぜΔa光度的システムは、Feピーク元素分画異常を示すCP星を特に効果的に同定できるのか？
• RQ4 スケールド・ソーラーのモデル大気を用いる場合の分画分析における定量的不確実性はどの程度か？
• RQ5 均質モデルを用いることで、CP星大気における導出された垂直分画勾配の正確性はどのように変化するか？

主な発見

• Si、Cr、Feがモデル大気の温度構造に支配的であり、特にSiとFeがスケールド・ソーラー分画を用いたモデルの温度プロファイルを再現する主な要因である。
• Δa光度的システムは、Fe異常を検出するのに頑健である。これは、a vs. b-y 図におけるFe軸が効果的温度に依存せず一貫して傾いているためであり、Feピーク元素の過剰分画に対する感度が確認された。
• スケールド・ソーラー分画を用いた分画分析における不確実性は、理想的な理論的条件下では±0.25 dex未満であるが、使用する特定のモデルや効果的温度に依存する。
• 均質モデルを用いた垂直分画勾配の導出における不確実性は、±0.4 dexの誤差範囲内にあり、これは自己一貫性のある拡散計算との比較に顕著に影響を及ぼす可能性がある。
• 個々の分画パターンを有するモデル大気は、特に高いT_effを示す星では、スケールド・ソーラー成分では正確に再現できない。これは、C、Mg、Caなどの他の要素の寄与がますます重要になるためである。
• Cr、Mn、Feが過剰なモデルの大気温度構造には、上層大気で冷却と下層（主に線形成領域）で加熱の2つの明確な領域が見られ、その挙動は異なる効果的温度において一貫している。