[논문 리뷰] The photospheric abundances of active binaries II. Atmospheric parameters and abundance patterns for 6 single-lined RS CVn systems

T. Morel, G. Micela외 3명|ArXiv.org|2003. 09. 19.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 60인용 수 21

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 분광법을 이용해 6개의 단선 RS CVn 이중성에서 광구 성분의 원소 농도를 자기일관성 있는 LTE 분석으로 수행하였으며, 이온화 및 이온화 평형과 (V-R)/(V-I) 색색을 통해 대기 온도를 유도하였다. 이들 활성 항성은 태양에 비해 약간의 철 빈도 부족([Fe/H] ≈ −0.41에서 +0.11)을 보이나, α핵종에 대한 뚜렷한 과잉 농도를 나타내어 이전의 강한 금속 빈도 부족 주장에 도전하며, 활성도가 광학 온도 지표에 미치는 영향을 부각시킨다.

ABSTRACT

Photospheric parameters and abundances are presented for a sample of single-lined chromospherically active binaries from a differential LTE analysis of high-resolution spectra. Abundances have been derived for 13 chemical species, including several key elements such as Li, Mg, and Ca. Two methods have been used. The effective temperatures, surface gravities and microturbulent velocities were first derived from a fully self-consistent analysis of the spectra, whereby the temperature is determined from the excitation equilibrium of the Fe I lines. The second approach relies on temperatures derived from the (B-V) colour index. These two methods give broadly consistent results for the stars in our sample, suggesting that the neutral iron lines are formed under conditions close to LTE. We discuss the reliability in the context of chromospherically active stars of various colour indices used as temperature indicators, and conclude that the (V-R) and (V-I) colours are likely to be significantly affected by activity processes. Irrespective of the method used, our results indicate that the X-ray active binaries studied are not as metal poor as previously claimed, but are at most mildly iron-depleted relative to the Sun (-0.41

연구 동기 및 목표

• 고해상도 분광법을 이용해 6개의 단선 크로모스피어적으로 활성인 이중성의 정확한 대기 온도와 광구 성분 농도를 결정하기 위해.
• 높은 자기 활성도를 지닌 활성 항성에서 (B-V), (V-R), (V-I)와 같은 광학 색색 지표가 온도 지표로 얼마나 신뢰할 수 있는지 평가하기 위해.
• Fe I의 이온화 평형과 이온화 평형을 기반으로 한 자기일관성 있는 LTE 분석을 적용하여 이전 연구에서의 농도 불일치를 해결하기 위해.
• 특히 리튬(Li), 마그네슘(Mg), calcium(Ca), α핵종과 같은 핵종의 농도 패턴을 항성 활성도와 연관지어 조사하기 위해.

제안 방법

• 고해상도 스펙트럼(R ≈ 48,000)은 ESO 1.52m 망원경에 장착된 FEROS를 이용해 28개의 활성 이중성에서 확보되었으며, 혼합을 최소화하기 위해 v sin i ≤ 10 km s⁻¹인 6개의 단선 시스템에 국한하여 분석하였다.
• 대기 온도(Teff), 표면 중력(log g), 난류 속도(ξ)는 Fe I 선의 이온화 평형과 Fe II 선의 이온화 평형을 기반으로 한 자기일관성 있는 LTE 분석을 통해 유도되었다.
• 스펙트로스코픽 결과와 비교하기 위해 (B-V), (V-R), (V-I) 색색 지표를 이용해 온도를 추정하였으며, 활성 항성에서의 신뢰성 평가를 위해 활용하였다.
• Li, Mg, Ca, Cr, Ba 등 13개 원소의 농도는 LTE 조건 하에 곡선의 성장 분석을 통해 유도되었다.
• 스펙트로스코픽과 광학 색색 온도 추정 간의 일관성을 평가하여, LTE에서의 이탈 여부와 색색 기반 온도 지표의 타당성을 검토하였다.
• 업데이트된 선 목록을 사용하여 Paper I의 두 항성(HD 113816, HD 119285)을 재분석하였으며, 새로운 원소까지 포함한 농도 분석을 확장하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 (V-R) 및 (V-I) 색색 지표가 크로모스피어적으로 활성인 항성의 온도 지표로 얼마나 신뢰할 수 있는가?
• RQ2 Fe I의 이온화 평형과 Fe II의 이온화 평형에서 유도된 대기 온도가 활성 이중성에서 광학 색색 지표로 유도된 온도와 일치하는가?
• RQ3 단선 RS CVn 시스템에서 주요 원소(Li, Mg, Ca, α핵종 등)의 광구 성분 농도는 무엇인가?
• RQ4 이 샘플의 활성 이중성은 이전 문헌에서 보고된 바와 같이 상당한 철 빈도 부족을 보이는가?
• RQ5 이 활성 항성의 농도 패턴은 태양 광구 성분 농도와 어떻게 비교되며, 이는 화학 분리 과정에 대해 어떤 시사점을 갖는가?

주요 결과

• Fe I의 이온화 평형에서 유도된 표피 온도와 (V-R), (V-I) 색색에서 유도된 온도는 넓게 일치하며, 이는 이들 항성에서 Fe I 선이 LTE 조건에 근접해 있음을 시사한다.
• (V-R) 및 (V-I) 색색 지표는 항성 활성도의 영향을 크게 받기 때문에 활성 이중성에서 온도 결정에 신뢰할 수 없으며, (B-V)와는 달리 이는 그러한 지표의 신뢰성에 의문을 제기한다.
• 이 샘플의 항성들은 강한 금속 빈도 부족을 보이지 않으며, [Fe/H] 범위는 −0.41에서 +0.11로 태양에 비해 최대한의 약간의 철 빈도 부족을 나타낸다.
• Mg, Si, Ca 등 α핵종에 대한 뚜렷한 과잉 농도가 관측되어 활성 항성에서 비태양 농도 분리 과정이 존재함을 시사한다.
• HD 118238에서 Li I λ6708 이중선의 스펙트럼 합성 분석을 통해 리튬 농도를 처음으로 유도하였으며, 리튬 농도가 높은 특성의 가능성을 시사한다.
• 이전 연구에서 광학 온도를 기반으로 한 철 농도 추정이 철 빈도 부족을 과대평가했을 수 있음을 보여줌으로써, 철 농도 결정에서의 이전 불일치를 해결하였다.