[논문 리뷰] The Variable Wavelength Dependence of the Dipping event of KIC 8462852

Eva H. L. Bodman, Jason T. Wright외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 22.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 라스 쿤브레스 관측소의 다중 대역 광도 측정을 통해 KIC 8462852의 2017년 다크닝 사건들(‘에일시 딥 패밀리’)의 파장 의존성 변화를 분석한다. 파장 의존성이 시간에 따라 변하는 것으로 나타나, 크기와/또는 조성에 이질적인 먼지가 존재함을 시사하며, 차폐하는 먼지 입자는 0.5 μm 이하일 가능성이 높다. 이는 새로 생성된, 광학적으로 얕은 먼지와 일치한다. 반면 장기적 다크닝은 시간이 지남에 따라 회색 흡착으로 전이되는 경향을 보인다.

ABSTRACT

First observed with the Kepler mission, KIC 8462852 undergoes unexplained dimming events, "dips," on the timescale of days which were again observed from the ground from May to December 2017. Monitored with multi-band photometry by the Los Cumbres Observatory, all four dips of the "Elsie dip family" display clear wavelength dependence. We measure how the wavelength dependence changes over the whole dimming event, including the dimming between the dips and the brightening event (the `blip') which occurs after the dips. We find that a single wavelength dependence does not fit the entire light curve and the dimming occurring between the dips is non-gray and varies in time. Because of the non-gray dimming between the dips, we measure the wavelength dependence of the dips separately and without the extra depth from this dimming. Such measurements yield a different estimate of the wavelength dependence the wavelength dependence of the dips but remains consistent with the previous measurement except for Elsie (the first dip), which is surrounded by dimming with strong wavelength dependence. We find the range of the wavelength dependence variation of the entire 2017 light curve is consistent with optically-thin dust with an average radius of $r<1\,μ$m and the dust causing just the dips being $r<0.5\,μ$m. Since the dependence is time-dependent, the dust occulting the star must be heterogeneous in size, composition, or both and the distributions of these properties along the line of sight must change over time.

연구 동기 및 목표

• 2017년 KIC 8462852의 다크닝 사건들의 파장 의존성이 시간에 따라 어떻게 변화하는지 조사하기.
• 단기적 딥과 장기적 세kul라 다크닝이 관측된 색상 변화에 기여하는 정도를 분리하여 분석하기.
• 장기적 다크닝의 영향을 제거한 후, 개별 딥들(에일시, 셀레스테, 스타라 브라에, 앙코르)의 파장 의존성을 측정하기.
• 다양한 조성 가정 하에 측정된 파장 의존성 기반으로 차폐 먼지 입자의 크기를 추정하기.
• 관측된 다크닝이 원성간 먼지에 의해 발생하는지, 또는 간성간 흡착 등의 다른 메커니즘과 일치하는지 평가하기.

제안 방법

• 2017년 딥 사건 기간 동안, 라스 쿤브레스 관측소의 글로벌 네트워크를 통해 다중 광학 대역(B, r′, i′)에서 다중 대역 광도 측정을 수행하였다.
• 빛의 곡선을 개별 딥과 장기적 다크닝 성분으로 분해하여 각 성분의 파장 의존성을 고립시켰다.
• 다양한 대역 간 깊이 비율(예: B/i′, r′/i′)을 계산하여, 장기적 다크닝 유무에 관계없이 각 딥의 파장 의존성을 정량화하였다.
• 광학적으로 얕은 먼지 흡착을 가정하여 파장 의존성을 모델링하였으며, 다양한 조성(예: 탄소, 실리케이트, 얼음)에 대해 입자 크기를 추정하였다.
• 적합 과정 전반에 걸쳐 통계적 불확실성을 전파하여 입자 크기 추정치의 신뢰도를 평가하였다.
• 결과는 Boyajian 등(2018) 및 Deeg 등(2018)의 이전 측정치와 비교되었으며, 특히 에일시 딥에 대해 중점적으로 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 KIC 8462852의 딥들에서 파장 의존성이 2017년 다크닝 사건 기간 동안 어떻게 변화하는가?
• RQ2 장기적 다크닝이 개별 딥의 측정된 파장 의존성에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ3 관측된 파장 의존성과 장기적 다크닝에 대해 일치하는 입자 크기와 조성은 무엇인가?
• RQ4 딥들의 파장 의존성이 광학적으로 얕은 먼지와 일치하는가? 그리고 이는 원성간 기원을 지지하는가?
• RQ5 장기적 다크닝을 분석에서 제외했을 때 결과는 이전 측정치와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 2017년 딥 패밀리의 파장 의존성은 시간에 따라 변동하며, 시선 방향 또는 시간에 따라 변화하는 먼지 성질을 시사한다.
• 장기적 다크닝은 에일시 딥 근처에서는 강한 파장 의존성(비그레이)을 보이다가 시간이 지남에 따라 더 그레이에 가까운 행동으로 전이되며, 이는 더 큰 입자 크기로의 전이를 시사한다.
• 장기적 다크닝을 제거한 후, 딥들의 깊이 비율(예: 에일시의 경우 B/i′ = 1.665, r′/i′ = 1.292)은 이전 측정치와 더 일치하며, 마이크론 이하의 먼지 입자를 시사한다.
• 딥를 유발하는 차폐 먼지 입자는 0.5 μm 이하일 가능성이 높으며, 반면 장기적 다크닝은 더 큰 입자를 포함할 수 있으나, 불확실성이 크다.
• 딥를 일으키는 먼지는 새로 생성된 것으로 보이며, 이는 마이크론 이하의 입자가 별의 복사압에 의해 날려나가지 않도록 하기 때문이다.
• 앙코르 이후의 장기적 다크닝은 그레이 흡착과 일치하지만, 불확실성이 크기 때문에 다른 먼지 집단의 존재 가능성도 열려 있다.