[論文レビュー] Chromosphere of K giant stars Geometrical extent and spatial structure detection

P. Bério, T. Merle+20 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 32被引用数 11

ひとこと要約

本研究では、CHARA/VEGAアレイからの干渉測定を用いて、7つの非連星K巨星のコアスフェアの幾何的スケールと空間的構造を測定した。コアスフェアは星の半径の16%から47%にわたり、4つの星で非対称性が検出された。非局所熱力学的平衡（NLTE）モデル化により、Ca II線が異なる大気の深さで形成されることを確認した。特に、849 nm線は他の線よりも深く形成されていることが示された。

ABSTRACT

We aim to constrain the geometrical extent of the chromosphere of non-binary K giant stars and detect any spatial structures in the chromosphere. We performed observations with the CHARA interferometer and the VEGA beam combiner at optical wavelengths. We observed seven non-binary K giant stars. We measured the ratio of the radii of the photosphere to the chromosphere using the interferometric measurements in the Halpha and the Ca II infrared triplet line cores. For beta Ceti, spectro-interferometric observations are compared to an non-local thermal equilibrium (NLTE) semi-empirical model atmosphere including a chromosphere. The NLTE computations provide line intensities and contribution functions that indicate the relative locations where the line cores are formed and can constrain the size of the limb-darkened disk of the stars with chromospheres. We measured the angular diameter of seven K giant stars and deduced their fundamental parameters: effective temperatures, radii, luminosities, and masses. We determined the geometrical extent of the chromosphere for four giant stars. The chromosphere extents obtained range between 16% to 47% of the stellar radius. The NLTE computations confirm that the Ca II/849 nm line core is deeper in the chromosphere of ? Cet than either of the Ca II/854 nm and Ca II/866 nm line cores. We present a modified version of a semi-empirical model atmosphere derived by fitting the Ca II triplet line cores of this star. In four of our targets, we also detect the signature of a differential signal showing the presence of asymmetries in the chromospheres. Conclusions. It is the first time that geometrical extents and structure in the chromospheres of non-binary K giant stars are determined by interferometry. These observations provide strong constrains on stellar atmosphere models.

研究の動機と目的

• 非連星K巨星のコアスフェアの幾何的スケールを干渉測定を用いて制約すること。
• これらの星のコアスフェア構造における空間的不均一性または非対称性を検出すること。
• NLTE半経験的モデルを用いてコアスフェア線（HαおよびCa II三重線）の形成高さを特定すること。
• 干渉測定による星の直径から基本的星像パラメータ（Teff、半径、光度、質量）を導出すること。
• 観測された線幅と寄与関数に適合させることで、コアスフェアモデル大気を改善すること。

提案手法

• 可視光波長で、CHARAアレイとVEGAビームコンビナーを用いた高分解能光学干渉測定を実施した。
• HαおよびCa II赤外三重線の可視度を分析することで、光球（連続）半径とコアスフェア（線核）半径の比を測定した。
• 非局所熱力学的平衡（NLTE）計算を適用し、線強度と寄与関数をモデル化することで、線核が大気のどの深さで形成されるかを特定した。
• β Cetに対して、コアスフェア温度プラットフォームと微乱流速度を調整した修正された半経験的モデル大気を用い、観測された線核を再現した。
• モデルからの合成線幅と高分解能分光データを比較することで、モデルの妥当性を検証し、コアスフェア構造を推定した。
• (u,v)平面上のカバレッジと可視度測定を用いて、コアスフェア放射の非対称性を検出し、非均一な空間的構造を示した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非連星K巨星のコアスフェアの物理的スケールは、星の半径の何パーセントに相当するか？
• RQ2 K巨星のコアスフェアは、干渉測定によって検出可能な空間的非対称性または不均一性を示すか？
• RQ3 Ca II赤外三重線の線核は、どの大気の深さで形成されるか？また、それらは互いにどのように異なるか？
• RQ4 コアスフェアのNLTEモデルは、線核形成および可視度測定の解釈にどのように影響を与えるか？
• RQ5 干渉測定と分光的モデリングを組み合わせることで、コアスフェアモデル大気の精度は向上するか？

主な発見

• 4つのK巨星（β Cet、η Cet、δ Crt、ρ Boo）のコアスフェアは、星の半径の16%から47%にわたり、それぞれが延びている。
• NLTE寄与関数により確認されたように、Ca II /849 nm線核は、Ca II /854 nmおよび/866 nm線核よりも顕著に深くコアスフェア内で形成されている。
• β Cetの修正された半経験的モデルでは、コアスフェア温度プラットフォームを5,500 Kから4,500 Kに低下させ、微乱流速度を増加させたことで、観測された線核をよりよく再現できた。
• 干渉測定により、4つの星で異常なフレア位相が検出され、コアスフェア内の空間的非対称性が示された。
• 干渉測定による有効温度は、K巨星の文献に記載されたTeffスケール法則と良好に一致した。
• β CetにおけるCa II三重線線核の縁減光則は、太陽のそれと類似しており、コアスフェアモデリングへの応用を支持するものである。