[논문 리뷰] Photospheric and chromospheric magnetic activity of seismic solar analogs. Observational inputs on the solar/stellar connection from Kepler and Hermes

D. Salabert, R. A. García외 9명|2016. 08. 04.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 78인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 케플러 위성 자료에서 자전 주기가 10–40일인 18개의 지진학적 태양 유사성을 식별하고, 케플러 광도 측정과 헤르메스 분광법을 사용하여 그들의 광구면(비율 S_ph) 및 코로나층 활동(지수 S)의 자기장 활동을 분석한다. 연구 결과 태양의 활동 수준은 11년 주기 변동 범위 내에서 이들 유사성과 유사하며, S_ph는 특히 대규모 광도 측정 조사에 적합한 신뢰할 수 있고 확장 가능한 자기장 활동의 대체 지표로 기능한다.

ABSTRACT

We identify a set of 18 solar analogs among the seismic sample of solar-like stars observed by the Kepler satellite rotating between 10 and 40 days. This set is constructed using the asteroseismic stellar properties derived using either the global oscillation properties or the individual acoustic frequencies. We measure the magnetic activity properties of these stars using observations collected by the photometric Kepler satellite and by the ground-based, high-resolution Hermes spectrograph mounted on the Mercator telescope. The photospheric (Sph) and chromospheric (S index) magnetic activity levels of these seismic solar analogs are estimated and compared in relation to the solar activity. We show that the activity of the Sun is comparable to the activity of the seismic solar analogs, within the maximum-to-minimum temporal variations of the 11-year solar activity cycle 23. In agreement with previous studies, the youngest stars and fastest rotators in our sample are actually the most active. The activity of stars older than the Sun seems to not evolve much with age. Furthermore, the comparison of the photospheric, Sph, with the well-established chromospheric, S index, indicates that the Sph index can be used to provide a suitable magnetic activity proxy which can be easily estimated for a large number of stars from space photometric observations.

연구 동기 및 목표

• 케플러 관측 별들 중에서 자전 주기가 10~40일 사이인 지진학적 태양 유사성을 항성 진동 파arameter를 이용해 식별하기.
• 케플러 광도 측정과 헤르메즈 분광법을 사용하여 이 별들의 광구면 및 코로나층 자기장 활동 수준을 측정하기.
• 특히 11년 태양 주기의 맥락에서 태양의 자기장 활동과 지진학적 태양 유사성의 자기장 활동을 비교하기.
• S_ph 지수가 항성 자기장 활동 연구에서 S 지수에 대한 신뢰할 수 있는 대체 지표로 가능한지 평가하기.
• S_ph가 대규모 위성 기반 측정 조사에 적합한지 평가하기 위해 지상 기반 분광법과의 가능성을 비교하기.

제안 방법

• 전체 진동 주파수 또는 개별 음향 주파수에서 유도된 지진학적 항성 파arameter를 사용하여 18개의 지진학적 태양 유사성을 식별함.
• 1422일 간의 케플러 광도 측정 자료(2009–2013)에서 광구면 활동 대체 지표 S_ph를 계산함. 이는 sunspot에 의한 자전 조절을 측정함.
• 2014–2015년 동안 1.2m 메르카토르 망원경에 장착된 헤르메즈 기구를 사용하여 고해상도 분광법으로 코로나층 활동 지수 S를 측정함.
• 표본 전체에서 S_ph와 S 지수 값 간의 상관관계 및 활동 대체 지표로서의 신뢰성을 평가하기 위해 비교 분석함.
• 자전 경사각이 S_ph에 미치는 영향을 분석하기 위해, 태양과 유사한 태양운지점 위치를 가정하여 시각 기하학적 의존성을 모델링함.
• 특히 태양보다 나이가 많은 별들에 대해 활동의 연령 및 자전 의존성을 통계적으로 비교 분석함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 케플러가 관측한 지진학적 태양 유사성의 자기장 활동 수준과 태양의 자기장 활동 수준은 유사한가?
• RQ2 태양형 항성에서 광구면(S_ph)과 코로나층(S 지수) 활동 대체 지표 간의 상관관계는 어떠한가?
• RQ3 태양 연령을 초월한 항성에서 자기장 활동은 연령에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 광구면 S_ph 지수는 대규모 광도 측정 조사에서 코로나층 활동을 위한 신뢰할 수 있고 확장 가능한 대체 지표로 활용될 수 있는가?
• RQ5 이 태양 유사성 샘플에서 항성 자전 속도는 자기장 활동 수준에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 태양의 자기장 활동 수준은 18개의 지진학적 태양 유사성에서 관측된 최대-최소 변동 범위 내에 포함되어 있어, 태양이 이례적으로 활동성이 낮지 않다는 것을 시사한다.
• 표본 내에서 가장 어린 별과 가장 자전 속도가 빠른 별들이 가장 높은 자기장 활동을 보이며, 이는 항성 활동-자전 관계의 기존 추세와 일치한다.
• 태양보다 나이가 많은 항성에서 자기장 활동은 연령에 따라 거의 변화가 없으며, 이는 태양 연령 이후에 활동 수준이 포화되거나 정체됨을 시사한다.
• 광구면 S_ph 지수와 잘 알려진 코로나층 S 지수 사이에 강한 상관관계가 확인되어, S_ph가 자기장 활동의 신뢰할 수 있는 대체 지표로 검증됨.
• S_ph는 위성 기반 광도 측정을 통해 대량의 별들에 대해 효율적으로 추정할 수 있어, 시간이 많이 소요되는 지상 기반 분광법에 대한 확장 가능한 대안을 제공함.
• S_ph 대체 지표는 기울기 효과로 인해 진정한 자기장 활동 수준의 하한선을 제공하므로, 향후 자전-자기장 연대 측정 연구에서 정확한 기울기 측정이 필요함을 강조함.