[논문 리뷰] Precise radial velocities of giant stars. III. Spectroscopic stellar parameters

S. Hekker, J. Meléndez|ArXiv.org|2007. 09. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 40인용 수 148

한 줄 요약

이 연구는 리크 관측소의 고해상도, 고S/N 스펙트럼을 이용해 380개의 G 및 K 거대성에서 균일하게 유도된 스펙트로스코픽 별성분—효과 온도, 표면 중력, 금속성, 그리고 회전 속도—를 제시한다. 저자들은 모델 대기와 함께 이(excitation) 및 이온화 평형을 적용하여 일관된 결과를 도출하였으며, FWHM 측정을 통한 회전 속도 교정을 실시하였다. 이로써 문헌과 비교해 T_eff 및 log g에 체계적인 오프셋을 발견하였고, 행성 시스템을 지닌 거대성에서 금속성이 0.13 ± 0.03 dex 높아졌음을 확인하였다.

ABSTRACT

Context: A radial velocity survey of about 380 G and K giant stars is ongoing at Lick observatory. For each star we have a high signal to noise ratio template spectrum, which we use to determine spectroscopic stellar parameters. Aim: The aim of this paper is to present spectroscopic stellar parameters, i.e. effective temperature, surface gravity, metallicity and rotational velocity for our sample of G and K giant stars. Methods: Effective temperatures, surface gravities and metallicities are determined from the equivalent width of iron lines. Rotational velocities are determined from the full width at half maximum (FWHM) of moderate spectral lines. A calibration between the FWHM and total broadening (rotational velocity and macro turbulence) is obtained from stars in common between our sample and the sample from Gray (1989). Results: The metallicity we derive is essentially equal to the literature values, while the effective temperature and surface gravity are slightly higher by 56 K and 0.15 dex, respectively. Our rotational velocities are comparable with the ones obtained by Gray (1989), but somewhat higher than the ones obtained by de Medeiros & Mayor (1999), consistent with the different diagnostics used. Conclusions: We are able to determine spectroscopic stellar parameters for about 380 G and K giant stars in a uniform way (112 stars are being analysed spectroscopically for the first time). For stars available in the literature, we find reasonable agreement between literature values and values determined in the present work. In addition, we show that the metallicity enhancement of companion hosting stars might also be valid for giant stars, with the planet-hosting giants being 0.13 +/- 0.03 dex (i.e. 35 +/- 10%) more metal-rich than our total sample of stars.

연구 동기 및 목표

• 대규모 G 및 K 거대성 샘플에 대해 정확한 스펙트로스코픽 별성분—효과 온도, 표면 중력, 금속성, 그리고 회전 속도—를 결정하기 위해.
• 모델 대기를 사용하여 이(excitation) 및 이온화 평형을 적용함으로써 별성분 결정의 일관성 향상과 체계적 오차 감소를 위해.
• 중간 강도 선의 FWHM 측정과 매크로 turbulence 관계를 이용해 회전 속도를 교정하여 이전 연구와의 호환성 확보를 위해.
• 주계열 별에서 관찰된 바와 같이, 행성 시스템을 지닌 거대성이 금속성이 높은지 조사하기 위해.
• 이전에 분석되지 않은 112개의 별에 대해 처음으로 균일한 성분 세트를 제공하기 위해.

제안 방법

• LTE 모델 대기를 사용하여 철 선 등가폭에 대해 이(excitation) 및 이온화 평형을 적용함으로써 효과 온도, 표면 중력, 금속성을 결정한다.
• Gray(1989)에서 공통으로 사용된 별들을 기반으로 중간 스펙트럼 선의 FWHM와 총 선 폭(versus sin i + 매크로 turbulence) 간의 교정을 수행한다.
• Gray(2005)의 온도 의존성 관계를 사용하여 매크로 turbulence를 추정하며, 빛의 계열 III 및 IV에 대해 별도의 교정을 실시한다.
• log g 및 T_eff를 기반으로 빛의 계열을 할당하여 적절한 매크로 turbulence 관계를 선택한다.
• 결과의 유효성을 검증하기 위해 문헌 값과 1:1 비교를 실시하며, 특히 T_eff, log g, 및 vsini에 중점을 둔다.
• 측정 정밀도를 확보하기 위해 리크 라디얼 속도 조사에서 확보한 고해상도, 고S/N 템플릿 스펙트럼을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 G 및 K 거대성의 유도된 스펙트로스코픽 별성분이 문헌 값과 비교해 체계적인 오프셋을 보이는가?
• RQ2 행성 시스템을 지닌 거대성의 금속성이 비호스트 거대성보다 유의미하게 높은가?
• RQ3 FWHM 측정을 통한 회전 속도는 크로스 상관 또는 푸리에 변환과 같은 다른 방법과 비교해 어떻게 다를까?
• RQ4 냉각된 거대성에서 T_eff 및 log g 결정에 영향을 주는 모델 대기의 불확실성은 어느 정도인가?
• RQ5 이전에 분석되지 않은 별을 포함한 대규모 거대성 샘플에 대해 일관되고 균일한 성분 세트를 확립할 수 있는가?

주요 결과

• 이 연구에서 유도된 효과 온도는 문헌 값보다 약 56 K 높으며, 가장 큰 오프셋은 냉각된 별에서 관찰되었다.
• 표면 중력 값은 문헌 값보다 0.15 dex 높으며, 이는 온도 이동과 일관된다.
• 금속성 측정치는 문헌 값과 뛰어난 일치를 보이며, 금속성 척도에 심각한 체계적 오차가 없음을 시사한다.
• 회전 속도는 Gray(1989)의 결과와 일치하지만, 분석 방법의 차이로 인해 de Medeiros & Mayor(1999)의 결과보다 체계적으로 높다.
• 행성 시스템을 지닌 거대성의 평균 금속성은 전체 샘플보다 0.13 ± 0.03 dex 높으며, 진화한 별에서 금속성-행성 연결을 지지한다.
• 112개의 별에 대해 이 연구는 처음으로 스펙트로스코픽 분석을 수행하여 거대성 연구를 위한 균일한 데이터셋을 강화한다.