[논문 리뷰] Signature of a magnetic activity cycle in HD49933 observed by CoRoT

R. A. García, J. Ballot외 3명|arXiv (Cornell University)|2010. 12. 02.

Solar and Space Plasma Dynamics참고 문헌 3인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 CoRoT 저광도 관측 데이터를 사용하여 태양형 항성 HD49933에서 자기 활동 주기의 첫 번째 증거를 제시한다. p모드 주파수 이동과 진폭 변화를 분석함으로써 두 번째 관측 런 동안 최소 활동 단계를 가진 주기를 확인하였으며, 태양 주기와 유사하게 주파수와 진폭 변화가 반대 방향으로 변하는 현상이 관찰되었다.

ABSTRACT

Solar-like stars with an external convective envelope can develop magnetic activity cycles under the interaction of con- vection, rotation and magnetic fields. Even in the Sun, these dynamo effects are not yet well understood and it would be extremely important to extend this study to different stars with different characteristics. HD49933 is a F5V, 1.2 solar mass star that has been observed by CoRoT for 60 days during the initial Run and 137 more days about 6 months later. Thus, a total of 400 days have been covered with the two observations. Assuming that the activity cycle is proportional to the rotation of the star (which spins 8-9 times faster than the Sun, i.e., P_rot=3.4 days), CoRoT observations could be good to perform such study. The analysis techniques employed here hve already been successfully tested on sun-as-a-star observations done by VIRGO and GOLF on board SoHO and ground-based MARK-I instrument.

연구 동기 및 목표

• CoRoT 미션의 별세기 데이터를 사용하여 F5V형 항성 HD49933에서 자기 활동 주기가 존재하는지 조사하기.
• 태양에서 관측된 것과 유사하게, p모드 주파수와 진폭의 변화를 통해 다른 항성에서도 별 활동 주기를 감지할 수 있는지 테스트하기.
• 태양형 항성에서 항성 회전, 자기 활동 및 별세기 서명 간의 관계를 탐색하기.
• CoRoT 광도곡선에 대해 교차상관 및 진폭 에너지 분석을 적용하여 장기적 활동 조절을 탐지하는 데의 유효성을 검증하기.

제안 방법

• 약 6개월 간격으로 분리된 두 관측 런 동안 400일 간의 CoRoT 'Helreg' 광도곡선을 분석하였다.
• 60일 단위의 세그먼트 간 교차상관 함수를 사용하여 p모드 파wr 스펙트럼의 주파수 이동을 탐지하였으며, 피크 위치에 대해 가우시안을 피팅하였다.
• 교차상관 함수의 세 번째 모멘트를 계산하여 비대칭성을 추정하고 시간 이동을 유추하였다.
• 20일 단위의 서브세트를 5일 간격으로 이동시켜 A2Z 파ip라인을 적용하여 각 복사 모드당 최대 진폭($A_{\rm{max}}$)을 추출하였다.
• 1000–2500 μHz 범위에서 혼합 대기 배경을 모델링하기 위해 하비-유사 함수를 피팅하여 p모드 진폭을 분리하였다.
• 결과를 태양 유사체와 비교하였으며, 태양의 알려진 주기 행동을 기준으로 주파수와 진폭의 반대 방향 변화를 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HD49933은 별세기 주파수 이동을 통해 감지 가능한 자기 활동 주기를 나타내는가?
• RQ2 400일 간의 CoRoT 관측 기간 동안 p모드 주파수와 진폭 특성의 변화는 어떻게 진행되는가?
• RQ3 p모드 특성의 관측된 변화는 항성 활동 주기의 서명으로 해석될 수 있는가?
• RQ4 HD49933의 활동 주기는 태양과 마찬가지로 주파수와 진폭이 반대 방향으로 변화하는가?
• RQ5 HD49933의 활동 주기의 시간스케일은 무엇이며, 그 회전 주기와 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• 첫 번째 단기 런(A)과 첫 번째 60일 간 장기 런(B) 사이에 $0.59 \pm 0.23$ μHz의 주파수 이동이 관측되어, A에서 최대 활동 단계에 해당하는 고주파수 이동과 일치함을 확인하였다.
• 장기 런의 두 세그먼트(B와 C) 사이에는 $0.17 \pm 0.18$ μHz의 더 작은 이동이 관측되어 활동 수준 저하로의 전환을 시사하였다.
• 각 복사 모드당 최대 진폭($A_{\rm{max}}$)은 장기 런 중반에 최소값을 보였으며, 이는 주파수 이동 분석과 일치하는 낮은 활동 기간임을 시사하였다.
• $A_{\rm{max}}$ 변화는 두 번째 런 동안 최소값을 보였고, 첫 번째 런에서는 중간 수준의 진폭을 보였으며, 이는 주기의 존재를 뒷받침하였다.
• 주파수 이동과 $A_{\rm{max}}$ 변화는 반대 방향으로 변화하였으며, 태양 주기에서 관측된 행동과 유사하였다.
• 교차상관, 압축 스펙트럼 및 $A_{\rm{max}}$ 변화의 통합 분석은 HD49933에서 자기 활동 주기가 존재하며, 이 주기가 관측 기간인 400일 범위에 걸쳐 있을 가능성이 높다는 강력한 증거를 제공하였다.