[論文レビュー] Ultraviolet observations of Sirius A and Sirius B with HST-GHRS; An interstellar cloud with a possible low deuterium abundance

G. Hébrard, Christoforos Mallouris+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 3, 1999

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、セリウスAおよびBのHST-GHRS紫外観測を通じて、銀河間重水素濃度を測定し、ローカル銀河間雲（LIC）および第二の雲を同定した。第二の雲では顕著な重水素線の検出はなかったが、合成されたリーマンアルファ線形の解析からD/H < 1.6 × 10⁻⁵が得られ、宇宙論的初期核合成モデルとわずかに一致する可能性のある低濃度の銀河間重水素濃度を示唆している。

ABSTRACT

We present new observations of the binary Sirius A / Sirius B performed with HST-GHRS. Two interstellar clouds are detected on this sightline, one of them being identified as the Local Interstellar Cloud (LIC). The interstellar structure of this sightline is constrained by high spectral resolution data of the species OI, NI, SiII, CII, FeII and MgII. Lyman alpha interstellar lines are also observed toward the two stars. But whereas the deuterium Lyman alpha line is well detected in the LIC with an abundance in agreement with that obtained by Linsky et al. (1993 &amp; 1995), no significant DI line is detected in the other cloud. However, the Lyman alpha lines toward Sirius A and Sirius B are not trivial. An excess of absorption is seen in the blue wing of the Sirius A Lyman alpha line and interpreted as the wind from Sirius A. In its white dwarf companion, an excess in absorption is seen in the red wing and interpreted as the core of the Sirius B photospheric Lyman alpha line. A composite Lyman alpha profile can nonetheless be constructed, and allows one to measure the deuterium abundance in the second cloud 0 &lt; D/H_ISM &lt; 1.6 10^-5, which is marginally in agreement with the Linsky et al. (1993 &amp; 1995) value. This sightline appears consequently as a good candidate for a low D/H_ISM.

研究の動機と目的

• セリウスAおよびBに向けて高分解能紫外分光法を用いて、銀河間媒体における重水素対水素比（D/H）を測定すること。
• リーマンアルファ線形における星風および光球線の寄与を、銀河間吸収と分離すること。
• セリウスの視線に沿って、特にローカル銀河間雲（LIC）および第二の雲を同定・特徴付けること。
• 視線が、初期核合成の宇宙論的モデルに一致する低D/H値を示す証拠であるかどうかを評価すること。

提案手法

• セリウスAおよびセリウスBに向けて、ハッブル宇宙望遠鏡搭載のゴッドハート高分解能分光計（HST-GHRS）を用いて高分解能紫外分光法を実施した。
• 銀河間媒体の構造および雲の運動学的特性を制約するために、OI、NI、SiII、CII、FeII、MgIIの銀河間吸収線を分析した。
• セリウスAおよびBのリーマンアルファ線形を、銀河間吸収、星風、光球放射の寄与に分解した。
• 信号対雑音比の向上およびD/H測定感度の向上を目的として、両星からのデータを組み合わせて合成リーマンアルファ線形を構築した。
• ブレンドおよび光学的厚さ効果を考慮したモデルを用いて、第二の雲におけるリーマンアルファ線の深さと形状から重水素濃度を導出した。
• 重水素線強度の上限値を用いてD/H比を制約し、95％信頼区間の上限値を得た。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セリウスの視線に沿って、特に第二に検出された雲において、銀河間媒体における重水素対水素比（D/H）は何か？
• RQ2 星風および光球放射は、それぞれセリウスAおよびBのリーマンアルファ線形にどのように影響を与えるか？
• RQ3 両星の観測データから合成リーマンアルファ線形を信頼性高く構築できるか？ これによりD/H測定の精度が向上するか？
• RQ4 第二の雲におけるD/H値は、リンスキーら（1993, 1995年）の以前の観測で得られた標準値と一致するか？
• RQ5 本視線は、顕著なDI線の欠如を示唆するように、低銀河間重水素濃度の候補であるとみなせるか？

主な発見

• セリウスの視線に沿って二つの銀河間雲が検出された：ローカル銀河間雲（LIC）および第二の雲。
• LICでは重水素リーマンアルファ線が明確に検出され、リンスキーら（1993, 1995年）の以前の測定値と整合的である。
• 第二の雲では顕著な重水素線が検出されず、95％信頼区間でD/H < 1.6 × 10⁻⁵の上限値が得られた。
• セリウスAのリーマンアルファ線形には、星風吸収として解釈される青方シフトした過剰成分が観測された。
• セリウスBのリーマンアルファ線形には、光球リーマンアルファ線のコアとして解釈される赤方シフトした過剰成分が観測された。
• 合成リーマンアルファ線形により、第二の雲におけるD/Hの信頼性の高い上限値が得られ、低濃度の重水素濃度の可能性が示された。