[논문 리뷰] The weak-line T Tauri star V410Tau I. A multi-wavelength study of variability

B. Stelzer, M. Fernández외 11명|CERN Bulletin|2003. 09. 11.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 약한 선을 가진 T 타우리형 항성 V410 Tau에 대한 다파장 캠프에 대해 기술하며, 다양한 대기층에서의 자기 활성 지표 간의 관계를 조사하기 위해 가시광선, Hα, X선 관측을 통합한다. 주요 발견은 전주기 항성에서 처음으로 기록된 5.4년 활성 주기이며, X선 및 Hα 방출에서의 자전 조절이 없어, 코로나 및 크로모스피어 활성과 표면 망점 사이에 분리되어 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We present the results of an intensive coordinated monitoring campaign in the optical and X-ray wavelength ranges of the low-mass, pre-main sequence star V410Tau carried out with the aim to study the relation between various indicators for magnetic activity that probe emission from different atmospheric layers: optical photometric star spot (rotation) cycle, chromospheric Halpha emission, and coronal X-rays. Two X-ray pointings were carried out with the Chandra satellite simultaneously with the optical observations, and centered near the maximum and minimum levels of the optical lightcurve. A relation of their different count levels to the rotation period of the dominating spot is not confirmed by a third Chandra observation carried out some months later, during another minimum of the 1.87d cycle. Similarly we find no indications for a correlation of the Halpha emission with the spots' rotational phase. The extraordinary stability of the largest spot is confirmed by long-term photometric and radial velocity measurements. Joining our optical photometry with previous data we provide a new estimate for the dominant periodicity of V410Tau. This updated value removes systematic offsets of the time of minimum observed in data taken over the last decade. Furthermore, the combination of the new data with published measurements taken during the last decade allows us to examine long-term changes in the mean light level of the photometry of V410Tau. A variation on the timescale of 5.4yr is suggested. Assuming that this behavior is truely cyclic V410Tau is the first pre-main sequence star on which an activity cycle is detected.

연구 동기 및 목표

• V410 Tau의 다양한 대기층에서의 자기 활성 지표 간의 관계를 조사: 표면 망점(가시광선), 크로모스피어 방출(Hα), 코로나 X선 방출.
• 주로 1.87일 주기의 광학 모odulation을 일으키는 주요 망점의 정확한 자전 주기와 에페머리스를 결정.
• X선 및 Hα 방출이 광학 광도곡선과 같은 자전 단계에서 변조되는지 확인하여, 큰 극지점과의 직접적 연관성을 시험.
• 평균 밝기 및 활성 수준의 장기적 변동성을 검색하여 활성 주기의 존재 여부를 평가.
• 전주기 항성에서 X선 및 Hα 빛의 크기 간의 관계를 평가하고, 주계열에서의 플레어 항성과 비교.

제안 방법

• 2001년 11월에 실시한 조율된 다파장 관측 캠프를 통해 가시광선 광도측정, 저해상도 스펙트로스코피(비교적 Hα 등가폭 및 방출량 측정), 그리고 채드라 X선 천문대를 이용한 X선 관측을 실시.
• 1993년 및 2001년 데이터를 활용하여 고정밀 가시광선 광도곡선을 확보함으로써 주요 망점의 자전 주기 및 에페머리스를 정밀하게 보정하고 장기적 안정성을 평가.
• 측정된 Hα 등가폭과 R_c 대역 광도측정을 바탕으로 Hα 빛의 크기를 계산하였으며, 히파르코스 거리(136 pc) 및 표준 항성의 방출량 캘리브레이션을 적용.
• ACIS X선 스펙트럼에서 유도된 X선 빛의 크기를 바탕으로 X선 빛의 크기를 유도하고, Hα 및 가시광선 방출량과 비교하여 활성 상관관계 평가.
• X선 및 Hα 방출의 위상 의존성을 광학 최소값에 대해 분석하여 자전 조절 여부를 시험.
• 2001년 캠프 데이터를 과거 10년 간의 암시적 자료와 융합하여 평균 밝기의 장기적 추세 및 주기성 여부를 검색.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 V410 Tau의 1.87일 광학 주기는 시간이 지남에 따라 안정적인가? 새로운 데이터로 이를 정밀화할 수 있는가?
• RQ2 X선 및 Hα 방출은 광학 광도곡선과 위상적으로 일치하는가? 이는 큰 극지점과의 공통 기원을 시사하는가?
• RQ3 V410 Tau에서 장기적 활성 주기의 증거가 있는가? 있다면 그 주기는 얼마인가?
• RQ4 V410 Tau의 X선 및 Hα 빛의 크기는 주계열 M형 항성과 비교해 어떻게 다른가? 이는 활성 메커니즘에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 X선 및 Hα 방출에서의 자전 조절이 없는 것은 코로나 및 크로모스피어 활성의 공간 분포에 대해 어떤 시사점을 갖는가?

주요 결과

• V410 Tau의 자전 주기는 1.871970 ± 0.000010일로 정밀하게 보정되었으며, 이는 이전 에페머리스에서 오랫동안 지속된 체계적 오프셋을 해결하였다.
• 1993년 및 2001년의 복사속도 측정값을 신규 주기로 재정렬한 결과, 거의 정확히 일치하는 위상 정렬을 보였으며, 이는 주요 극지점의 장기적 안정성을 확인한다.
• 약 5.4년의 시간스케일을 가진 평균 가시광선 밝기의 장기적 변동이 검출되었으며, 이는 전주기 항성에서 활성 주기의 최초의 암시적 증거로 간주된다.
• X선 광도곡선에서조차도 유의미한 자전 조절이 발견되지 않았으며, 특히 가시광선 최대 및 최소 시점에서 동시 채드라 관측을 실시한 바, X선 방출이 큰 극지점에 집중되어 있지 않음을 시사한다.
• Hα 방출 강도와 주요 망점의 자전 단계 사이에 상관관계가 없었으며, 이는 크로모스피어 활성이 주요 망점 분포와 직접적으로 연결되어 있지 않음을 시사한다.
• V410 Tau의 X선 및 Hα 빛의 크기는 주계열 M형 항성에서 관측된 관계(L_Hα ≈ 0.7 L_X)와 일치하며, 이는 전주기 상태임에도 불구하고 유사한 활성 스케일링을 나타낸다.