[論文レビュー] What's the nature of sdA stars?

Ingrid Pelisoli, S. O. Kepler+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 18, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、表面重力加速度が準主系列より低い（log g ≈ 5.0–6.5）がA型スペクトル特徴を示すsdA星（白色矮星候補）の性質を調査し、これらが主系列A星ではなく、極めて低質量（ELM）白色矮星の低温延長である可能性が高いと結論している。分光的log g値はモデルの限界により過大評価されている可能性があり、ELMの半径を仮定することで、色、距離、速度が銀河円盤部族と整合するが、SDSSサブスペクトルでは径速度変動は検出されていない。

ABSTRACT

White dwarfs with log g lower than 7.0 are called Extremely Low Mass white dwarfs (ELMs). They were first found as companions to pulsars, then to other white dwarfs and main sequence stars (The ELM Survey: 2010 to 2016), and can only be formed in interacting binaries in the age of the Universe. In our SDSS DR12 white dwarf catalog (Kepler et al. 2016), we found a few thousand stars in the effective temperature and surface gravity ranges attributed to ELMs. We have called these objects sdAs, alluding to their narrow hydrogen line spectra showing sub-main sequence log g. One possible explanation for the sdAs is that they are ELMs. Increasing the ELMs sample would help constrain the number of close binaries in the Galaxy. Interestingly, if they turn out to be A stars with an overestimated log g, the distance modulus would put these young stars in the Galaxy's halo.

研究の動機と目的

• SDSS DR12に含まれるsdA星—A型スペクトルと準主系列より低いlog gを示す対象—の性質を解明すること。
• sdA星がlog gが過大評価された主系列A星であるのか、それとも極めて低質量（ELM）白色矮星であるのかを特定すること。
• sdA星の観測された色、自己運動、速度がELMかA星と整合するかを評価すること。
• 金属量、ヘリウム含有量、衝突による線幅拡大などのモデルの不確実性がlog gの決定に与える影響を評価すること。

提案手法

• 太陽系の元素組成を仮定した水素主体の大気モデルを用いて、SDSS DR12のスペクトル（T_eff: 8000–20,000 K、log g: 3.5–8.0）を分光的フィッティングする。
• SDSS ugrizおよびGALEX FUV/NUVマグニチュードを用いて、赤方偏移の補正と色の評価を行う。
• 色-色図（u-g 対 g-r、および fuv-nuv 対 nuv-g）を用いて、sdA星を既知のELMとA星と比較する。
• SDSSおよびAPOPカタログデータを用いて自己運動と速度を推定し、円盤対 halo の運動学的性質を検証する。
• SDSSサブスペクトルにおける観測された径速度変動を、ELM連星の期待値（中央値半振幅 ~220 km/s）と比較する。
• 冷却した水素線における衝突による線幅拡大効果のモデル化を試みたが、厳密な計算が不足しているため完全には実装されていない。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 sdA星は、log gが過大評価された主系列A星であるのか、それとも極めて低質量（ELM）白色矮星であるのか？
• RQ2 分光的に導かれたlog g > 5.0であるにもかかわらず、なぜsdA星は低log g対象と一致する色を持つのか？
• RQ3 sdA星の運動学的性質（自己運動、速度）は、円盤部族かホール部族を支持するのか？これは仮定された半径に依存するか？
• RQ4 ELM連星の期待値があるにもかかわらず、SDSSサブスペクトルでは径速度変動が検出されないのはなぜか？
• RQ5 金属量、ヘリウム含有量、衝突による線幅拡大などのモデルの不確実性が、sdA星のlog g決定にどの程度影響を与えるのか？

主な発見

• 1010個のsdAサンプルは、既知のELMよりも低温の色を示しており、まだ検出されていない低温ELMの存在を示唆している。
• 分光的log g > 5.0であるにもかかわらず、色-色図ではlog g = 5.0のモデル線の下に位置しており、log gの過大評価が可能性として示唆される。
• 主系列の半径を仮定した場合、sdA星の距離と速度は一貫性がなく、多くの場合ホールに位置し、既知の星族と整合しない高い速度を示す。
• ELMの半径（20倍小さい）を仮定した場合、距離と速度は薄円盤および厚円盤の分布と一致し、ELM仮説を支持する。
• SDSSサブスペクトルで径速度変動が検出されないのは、信号対雑音比が低く、観測時間が短いことが主な理由であり、連星運動そのものの欠如によるものではない。
• モデルの不確実性、特に考慮されていないヘリウム含有量と衝突による線幅拡大が、log gの過大評価に寄与している可能性が高く、A星仮説を弱める要因となっている。