[論文レビュー] Zeeman tomography of magnetic white dwarfs II. The quadrupole-dominated magnetic field of HE 1045-0908

F. Euchner, K. Reinsch+3 more|GoeScholar The Publication Server of the Georg-August-Universität Göttingen (Georg-August-Universität Göttingen)|Jul 27, 2005

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 18被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、VLTで得られた時間分解スペクトロポラリメトリックデータをゼーマントモグラフィー法を用いて解析し、白色矮星HE 1045−0908の磁場構造を再構築した。磁場は四重極子成分が支配的であり、明確な双極子および八重極子成分が寄与しており、表面磁場強度の最頻値は16 MG、範囲は10〜75 MGであり、約2.7時間の仮定回転周期（最大で約9時間まで可能）に強く依存しない。

ABSTRACT

We report time-resolved optical flux and circular polarization spectroscopy of the magnetic DA white dwarf HE 1045-0908 obtained with FORS1 at the ESO VLT. Considering published results, we estimate a likely rotational period of Prot ~ 2.7 h, but cannot exclude values as high as about 9 h. Our detailed Zeeman tomographic analysis reveals a field structure which is dominated by a quadrupole and contains additional dipole and octupole contributions, and which does not depend strongly on the assumed value of the period. A good fit to the Zeeman flux and polarization spectra is obtained if all field components are centred and inclinations of their magnetic axes with respect to each other are allowed for. The fit can be slightly improved if an offset from the centre of the star is included. The prevailing surface field strength is 16 MG, but values between 10 and ~75MG do occur. We derive an effective photospheric temperature of HE 1045-0908 of Teff = 10000 +/- 1000 K. The tomographic code makes use of an extensive database of pre-computed Zeeman spectra (Paper I).

研究の動機と目的

• 高分解能スペクトロポラリメトリーを用いて、磁気的白色矮星HE 1045−0908の詳細な磁場幾何構造を特定すること。
• 観測されたゼーマン分裂パターンが単純な双極子磁場によって説明可能かどうかを調査すること。
• 推定される回転周期（約2.7時間）の不確実性に対して、導出された磁場構造の頑健性を評価すること（最大で約9時間まで可能）。
• 再構築された磁場配置の物理的妥当性を評価すること。これには、非中心磁場成分や可視星面における磁場強度の変動も含む。
• 位相分解されたフラックスおよび円偏光スペクトルのトモグラフィー逆問題を用いて、HE 1045−0908の有効温度と表面磁場分布を制約すること。

提案手法

• 1999年6月および12月の2回の観測実行において、ESOの非常に大きな望遠鏡（VLT）のFORS1を用いて、時間分解された光学的フラックスおよび円偏光スペクトルが取得された。
• 本研究で用いられたゼーマントモグラフィー逆問題法は、Paper Iで開発されたもので、観測されたフラックスおよび偏光プロファイルを複数の回転位相にわたって一致させるために、事前に計算された理論的ゼーマンスペクトルのデータベースを用いる。
• 磁場幾何構造は、独立した磁気軸の傾きと磁場強度を持つ、中心磁気双極子、四重極子、八重極子の重ね合わせとしてモデル化される。
• 対称な磁場配置からのずれをテストするため、非中心磁場成分の組み込みも可能である。
• 最良の適合モデルは、観測スペクトルと合成スペクトルのχ²を最小化することで決定され、位相分解データから得られる磁場強度および幾何構造の制約が適用される。
• 不完全な位相カバレッジや隠れた星面領域の影響をシミュレートすることで、再構築の妥当性が検証され、約35％の星面が恒常的に遮蔽されているにもかかわらず、依然として頑健であることが確認された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HE 1045−0908の磁場構造において、支配的となる多重極子成分は何か？
• RQ2 回転周期が約2.7時間（最大で約9時間まで可能）と推定されるが、その不確実性に対して導出された磁場構造はどの程度頑健か？
• RQ3 表面磁場強度の範囲と分布は何か？特徴的または平均的な磁場強度を割り当てられるか？
• RQ4 観測された高い円偏光度（最大で約10％）は、小スケール磁場構造や非中心成分の存在に制約を課すか？
• RQ5 再構築された磁場構造は物理的に妥当であり得るか？また、異なるパrametrizationやモデル仮定のもとでも安定しているか？

主な発見

• HE 1045−0908の磁場は四重極子成分が支配的であり、双極子および八重極子成分からの寄与も顕著であり、単純な中心磁気双極子ではうまく記述できない。
• 表面磁場強度の最頻値は16 MGであり、可視星面における磁場強度は10 MGから最大で約75 MGまで変動する。
• HE 1045−0908の有効温度は10,000 ± 1,000 Kと決定され、年齢が約0.5 Gyrの白色矮星と整合的である。
• 仮定される回転周期の変化に対しても磁場構造は頑健であり、最大で約9時間までの周期に対しても最良適合モデルは安定している。
• 非中心磁場成分を含めることでわずかに適合度が向上するが、全体的な構造は中心磁気多重極子で十分に再現可能である。
• 遮蔽された星面部分（35％）の磁場強度範囲は9–76 MGであり、可視部分（10–76 MG）とほぼ同等で、極端な勾配や非物理的特徴は示さない。