[論文レビュー] White Light Flare Continuum Observations with ULTRACAM

Adam F. Kowalski, M. Mathioudakis+5 more|White Rose Research Online (University of Leeds, The University of Sheffield, University of York)|Mar 4, 2011

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 5被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ULTRACAMにカスタム連続スペクトルフィルタを装着し、EQ Peg AというdM3.5e型星における白色光フレアの連続スペクトル放射を、サブ秒級の連続的カバー範囲で分析した。フレアの形態に顕著な差が認められ、ブラックボディ的成分と水素再結合連続スペクトル成分の間で時間的に逆相関する初めての直接的証拠が得られた。また、フレア色はYZ CMi星でのマグナフレアで観測されたものと一致した。

ABSTRACT

We present sub-second, continuous-coverage photometry of three flares on the dM3.5e star, EQ Peg A, using custom continuum filters with WHT/ULTRACAM. These data provide a new view of flare continuum emission, with each flare exhibiting a very distinct light curve morphology. The spectral shape of flare emission for the two large-amplitude flares is compared with synthetic ULTRACAM measurements taken from the spectra during the large 'megaflare' event on a similar type flare star. The white light shape during the impulsive phase of the EQ Peg flares is consistent with the range of colors derived from the megaflare continuum, which is known to contain a Hydrogen recombination component and compact, blackbody-like components. Tentative evidence in the ULTRACAM photometry is found for an anti-correlation between the emission of these components.

研究の動機と目的

• カスタム連続スペクトルフィルタを用いたサブ秒級時間分解能を活用し、星間白色光フレアの連続スペクトル放射を特徴づけること。
• バーマー準位のジャンプやライン汚染を分離することで、ブロードバンド光度測定に起因する曖昧さを解消すること。
• フレア発光のスペクトル形状と、急激発光段階および減衰段階における時間的変化を調査すること。
• 観測されたフレア色を、YZ CMi星で知られているマグナフレアの合成測定値と比較すること。
• 放射流体力学的（RHD）フレアモデルが、観測されたフレア形態と色の時間的変化と整合するかどうかを検証すること。

提案手法

• William Herschel望遠鏡に搭載されたULTRACAMを用い、Hαおよびバーマー準位ジャンプの汚染を避けるために、カスタム連続スペクトルフィルタNBF3510（λc ≈ 3510 Å、FWHM ≈ 100 Å）およびNBF4170（λc ≈ 4170 Å、FWHM ≈ 50 Å）を用いた。
• 固定6ピクセルアパーチャを用いた差分光度測定を、比較星Gl 896 Cとして実施した。
• 30分間にわたり、連続的でサブ秒級の光度曲線（露光時間0.134–0.291 s）を取得し、EQ Peg Aに3つの明著なフレアを捉えた。
• フレア色をNBF3510とNBF4170バンド間のフラックス比として計算し、スペクトル形状の時間的変化を定量化した。
• YZ CMiマグナフレアの高分解能スペクトルからULTRACAMフィルタ応答関数を合成し、EQ Peg Aの観測と比較した。
• Allredら（2006）のRHDシミュレーションを用いてフレアフラックスをモデル化し、予測された色と振幅を観測フレアと比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サブ秒級時間分解能と連続スペクトルフィルタ光度測定を用いた場合、EQ Peg Aの白色光フレアの光度曲線形態は、従来の低時間分解能では解明できなかったものとどのように異なるか？
• RQ2 急激発光段階におけるフレア連続スペクトル発光のスペクトル形状は何か？また、YZ CMi星の既知のマグナフレアと比較するとどうなるか？
• RQ3 フレア減衰段階において、ブラックボディ的成分と水素再結合連続スペクトル成分の相対的フラックス間に、時間的に逆相関する兆候があるか？
• RQ4 放射流体力学的（RHD）モデルは、EQ Peg Aフレアの観測された振幅と色をどの程度再現できるか？
• RQ5 観測されたフレア色は、YZ CMiマグナフレアで観測されたように、高温ブラックボディとバーマー連続スペクトル成分の組み合わせによって説明可能か？

主な発見

• EQ Peg Aに観測された3つのフレア（G：徐々に上昇する、I：急激に上昇する、T：従来の形態）は、従来の低時間分解能では解明できなかった明確な光度曲線形態を示した。
• IおよびTフレアの最初のピークにおける平均フレア色（NBF3510/NBF4170フラックス比）は約2.2であり、YZ CMiマグナフレアの減衰段階から導出された合成色と一致した。
• ブラックボディ的成分の相対的フラックスとフレア色の間で、逆相関の初期的証拠が得られた。色が低下するにつれて、ブラックボディ的寄与が増加している可能性を示唆した。
• F11 RHDモデルはフレア色を約5と予測したが、観測された色（約2.2）とは著しく食い違い、モデル予測に顕著な不一致が示された。
• モデルはNBF3510およびNBF4170バンドでそれぞれ2.0および1.07の相対的フラックスを予測したが、これはIおよびTフレアの観測振幅と比べて著しく低かった。
• Gフレアの振幅はモデルとより一致したが、短時間で弱いフレアであるにもかかわらず、そのような小さな発光領域を想定する必要があり、これは現実的ではない。これは、低振幅イベントの再現にモデルの限界があることを示唆した。