[논문 리뷰] The radii and limb darkenings of Alpha Centauri A and B - Interferometric measurements with VLTI/PIONIER

P. Kervella, Lionel Bigot외 2명|arXiv (Cornell University)|2016. 10. 19.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 71인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 H 대역(1.65 μm)에서 VLTI/PIONIER를 사용하여 알파 센ทา우리 A와 B의 림-다크닝 각지름과 림-다크닝 계수를 고정밀 간섭측정으로 측정한다. A에 대한 반지름은 1.2234 ± 0.0053 R☉, B에 대한 반지름은 0.8632 ± 0.0037 R☉로 보고되었으며, 각각의 파wr-법 림-다크닝 지수는 0.1404 ± 0.0050과 0.1545 ± 0.0044로, 현재의 1D 및 3D 별대기층 모델이 림-다크닝을 과도하게 예측한다는 뚜렷한 이질성이 드러났다.

ABSTRACT

The photospheric radius is one of the fundamental parameters governing the radiative equilibrium of a star. We report new observations of the nearest solar-type stars Alpha Centauri A (G2V) and B (K1V) with the VLTI/PIONIER optical interferometer. The combination of four configurations of the VLTI enable us to measure simultaneously the limb darkened angular diameter thetaLD and the limb darkening parameters of the two solar-type stars in the near-infrared H band (lambda = 1.65 microns). We obtain photospheric angular diameters of thetaLD(A) = 8.502 +/- 0.038 mas (0.43%) and thetaLD(B) = 5.999 +/- 0.025 mas (0.42%), through the adjustment of a power law limb darkening model. We find H band power law exponents of alpha(A) = 0.1404 +/- 0.0050 (3.6%) and alpha(B) = 0.1545 +/- 0.0044 (2.8%), which closely bracket the observed solar value (alpha_sun = 0.15027). Combined with the parallax pi = 747.17 +/- 0.61 mas recently determined, we derive linear radii of RA = 1.2234 +/- 0.0053 Rsun (0.43%) and RB = 0.8632 +/- 0.0037 Rsun (0.43%). The power law exponents that we derive for the two stars indicate a significantly weaker limb darkening than predicted by both 1D and 3D stellar atmosphere models. As this discrepancy is also observed on near-infrared limb darkening profile of the Sun, an improvement of the calibration of stellar atmosphere models is clearly needed. The reported PIONIER visibility measurements of Alpha Cen A and B provide a robust basis to validate the future evolutions of these models.

연구 동기 및 목표

• 근접한 태양형 별인 알파 센타우리 A와 B의 광구 반지름과 림-다크닝 프로파일을 고정밀도로 측정하기 위해.
• 직접 간섭측정 결과와 비교함으로써 현재의 1D 및 3D 별대기층 모델이 림-다크닝을 예측하는 정확도를 평가하기 위해.
• 특히 태양과 유사한 별 파arameter를 가진 별들을 위한 향후 별대기층 모델 개선을 위한 견고한 기준을 제공하기 위해.
• 고정밀 간섭측정 데이터를 활용하여 기본 별 파arameter를 보정하고, 가이아 임무 및 외계행성 transit 모델링을 지원하기 위해.
• 표면 비균일성(예: spots 또는 가까운 이중성 별)이 간섭측정의 수신도에 영향을 줄 수 있는지 조사하기 위해.

제안 방법

• H 대역(λ ≈ 1.65 μm)에서 VLTI/PIONIER 빔 결합기를 사용하여 네 가지 다른 기준 길이 구성으로 간섭측정 관측을 수행하여 공간 해상도와 안정성을 향상시켰다.
• 여러 기준 길이와 위치 각도에서 알파 센타우리 A와 B의 제곱 수신도를 측정하여 각지름과 림-다크닝 계수를 추출하였다.
• 관측된 수신도 곡선을 파워-법 림-다크닝 모델에 적합시켜 림-다크닝 지수 α를 유도하였으며, 각지름 θ_LD는 자유 매개변수로 취급하였다.
• Kervella 등(2016)의 결과에서 얻은 파라렐랙스(π = 747.17 ± 0.61 mas)와 측정된 각지름을 조합하여 태양 단위로 변환된 선형 반지름을 계산하였다.
• 수신도 잔차 분석과 이중성 별 모델 비교를 통해 스포트나 희미한 이중성 별의 존재 여부를 점검하였다.
• 결과를 태양의 림-다크닝과 비교하고, 관측된 수신도 프로파일을 1D 및 3D 별대기층 모델의 예측값과 대조하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 H 대역에서 알파 센타우리 A와 B의 정밀한 림-다크닝 각지름은 무엇인가?
• RQ2 알파 센타우리 A와 B의 측정된 림-다크닝 프로파일은 1D 및 3D 별대기층 모델의 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 현재의 모델 대기층이 직접 간섭측정 결과와 비교해 볼 때 림-다크닝을 얼마나 과도하게 예측하는가?
• RQ4 관측된 림-다크닝 프로파일의 이질성이 모델링 기법의 한계나 대기층 구조 가정의 문제에서 기인하는가?
• RQ5 이 고정밀 측정 결과가 기본 별 파aram터 보정 및 향후 외계행성 transit 모델링에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 알파 센타우리 A의 림-다크닝 각지름은 8.502 ± 0.038 mas로 측정되었으며, 상대 오차는 0.43%였다.
• 알파 센타우리 B의 림-다크닝 각지름은 5.999 ± 0.025 mas로 측정되었으며, 상대 오차는 0.42%였다.
• 알파 센타우리 A의 H 대역 파워-법 림-다크닝 지수는 α(A) = 0.1404 ± 0.0050로, 태양의 값(0.15027)보다 略적으로 낮았다.
• 알파 센타우리 B의 H 대역 파워-법 림-다크닝 지수는 α(B) = 0.1545 ± 0.0044로, 태양의 값보다 약간 높았다.
• 유도된 선형 반지름은 알파 센타우리 A에 대해 1.2234 ± 0.0053 R☉, 알파 센타우리 B에 대해 0.8632 ± 0.0037 R☉로 이전 측정 결과와 일치하였다.
• 관측된 림-다크닝 프로파일은 1D 및 3D 별대기층 모델과 뚜렷한 이질성을 보였으며, 특히 수신도 함수의 두 번째 루프에서 림-다크닝을 체계적으로 과도하게 예측하였다.