[論文レビュー] VLBI imaging of the RS CVn binary star system HR 5110

R. R. Ransom, N. Bartel+5 more|CERN Bulletin|Jan 21, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、8.4 GHzにおけるRS CVn連星HR 5110の最初の高分解能VLBI像を提示し、コンpakなコア（0.39±0.09 mas）と拡張したハロー（1.95±0.22 mas）を有するコア-ハロー構造を明らかにした。コアは12時間の間に200%のflux密度上昇を示し、右回りのパラメータが10%から2.5%に低下した。これは、発光的に活発なK準巨星星に起因するフレアイベントを示唆している。

ABSTRACT

We present VLBI images of the RS CVn binary star HR 5110 (=BH CVn; HD 118216), obtained from observations made at 8.4 GHz on 1994 May 29/30 in support of the NASA/Stanford Gravity Probe B project. Our images show an emission region with a core-halo morphology. The core was 0.39 +/- 0.09 mas (FWHM) in size, or 66% +/- 20% of the 0.6 +/- 0.1 mas diameter of the chromospherically active K subgiant star in the binary system. The halo was 1.95 +/- 0.22 mas (FWHM) in size, or 1.8 +/- 0.2 times the 1.1 +/- 0.1 mas separation of the centers of the K and F stars. The core increased significantly in brightness over the course of the observations and seems to have been the site of flare activity that generated an increase in the total flux density of ~200% in 12 hours. The fractional circular polarization simultaneously decreased from ~10% to 2.5%.

研究の動機と目的

• HR 5110の高空間分解能VLBI像を取得し、その電波放射構造を研究すること。
• 特にフレア活動中の電波放射の形態と変動を調査すること。
• HR 5110をガイド星としての可能性を有するため、Gravity Probe Bミッションの正確な位置推定を支援すること。
• 活性連星における電波flux密度、偏光の変化、および構造的要素（コア対ハロー）との関係を分析すること。

提案手法

• 1994年5月29日〜30日に、7台の電波望遠鏡を用いて8.4 GHzでグローバルVLBI観測を実施。位置精度を向上させるために位相リファレンシングを重視した。
• 画像化にハイブリッドマッピング手法を採用し、位相リファレンシングマップよりも高品質な結果が得られ、詳細な構造解析が可能になった。
• 観測期間中、10分間隔でVLAを単独の干渉計として用い、全flux密度および右回り偏光をモニタリングした。
• 標準的なAIPSベースのキャリブレーション手順を適用。フレーズフィッティング、アテネイションキャリブレーション、およびHR 5110から3°以内の参照源を用いたセルフキャリブレーションを含む。
• 可視性データにガウス型モデルをフィットさせ、コアおよびハロー成分のサイズとflux分布を定量化した。
• 3C286を用いたflux密度キャリブレーションで5%の不確実性を確保し、信頼性の高い絶対flux測定を実現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HR 5110の電波放射はミリアーセコンド解像度でどのように空間的構造を示すか？
• RQ2 電波放射のコアおよびハロー成分は、時間経過とともにサイズや明るさがどのように変化するか？
• RQ3 星のフレアの文脈において、flux密度の変化と右回り偏光の変化との関係は何か？
• RQ4 観測された電波変動は、発光的に活発なK準巨星星における局所的フレア活動に起因すると考えられるか？
• RQ5 放射の形態は、過去のVLBI観測やRS CVn系の理論的期待と比較してどう異なるか？

主な発見

• VLBI像はコア-ハロー構造を明らかにした。コアはFWHMで0.39±0.09 masであり、K準巨星星の角直径（0.6±0.1 mas）の66%±20%に相当する。
• ハローはFWHMで1.95±0.22 masまで延びており、K星とF星の間隔（1.1±0.1 mas）の約1.8±0.2倍に相当する。
• コアのflux密度は12時間の間に約200%上昇し、K星の発光的活発なコアで顕著なフレアイベントが発生したことを示している。
• 同時に、右回り偏光率は約10%から2.5%に低下し、フレア中における放射メカニズムの変化と整合的である。
• コアのサイズおよび明るさの時間的変化は、局所的でコンパクトかつ動的な電波放射プロセスを示唆しており、おそらく磁気活動に起因すると考えられる。
• 観測された構造と変動は、強いコアおよびコロナ活動を示すRS CVn連星としての性質と整合的であり、フレア星としての分類を支持する。