[論文レビュー] CoRoT's view on variable B8/9 stars: spots versus pulsations: Evidence for differential rotation in HD 174648

P. Degroote, B. Acke+12 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2011

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 60被引用数 47

ひとこと要約

本研究は、CoRoT光度計測および地上望遠鏡分光測定を用いて、遅刻B型星における光度変動のばらつきを調査し、脈動と spots による変動を区別する。時間周波数解析による光曲線の解析と、マルチバンド光度計測および径方向速度変動による確認を通じて、急速回転する星 HD 174648 における差動回転の強力な証拠を提示する。

ABSTRACT

Context. There exist few variability studies of stars in the region in the Hertzsprung-Russell diagram between the A and B-star pulsational instability strips. With the aid of the high precision continuous measurements of the CoRoT space satellite, low amplitudes are more easily detected, making a study of this neglected region worthwhile. Aims. We collected a small sample of B stars observed by CoRoT to determine the origin of the different types of variability observed. Methods. We combine literature photometry and spectroscopy to measure the fundamental parameters of the stars in the sample, and compare asteroseismic modelling of the light curves with (differentially rotating) spotted star models. Results. We found strong evidence for the existence of spots and differential rotation in HD 174648, and formulated hypotheses for their origin. We show that the distinction between pulsations and rotational modulation is difficult to make solely based on the light curve, especially in slowly rotating stars.

研究の動機と目的

• 遅刻B型星における光度変動の原因を解明し、特に表面不均一性による回転調制と脈動を区別すること。
• B8/9型星の CoRoT 光曲線で観測された変動が、脈動かspots 由来かを特定すること、特に両者が類似した周期を示す可能性がある急速回転星において。
• 高精度な光度計測および分光測定を用いて、質量的で冷却されたB型星における差動回転の存在とその意味を調査すること。
• 単一バンドの宇宙光度計測の限界を評価し、これらの星における変動の物理的起源を一意に特定できない理由を検討すること。
• 磁場、化学的spots、回転が観測された光曲線および径方向速度変動をどのように形作っているかを検討すること。

提案手法

• CoRoT 光曲線に短時間フーリエ変換（STFT）を用いた時間周波数解析を実施し、時間的に変化する周波数成分を検出し、脈動モードと回転調制を区別する。
• 高分解能 HERMES 分光測定のスペクトル解析により、径方向速度変動を測定し、表面不均一性および回転プロファイルを推定する。
• 複数バンド光度計測とバンド間の振幅比解析を実施し、脈動（周波数依存の振幅比）とspots 由来の変動（バンド間で一定の振幅比）を区別する。
• 分光測定と光度計測による星のパラメータ（Teff、log g）の照合を実施し、HR図における星の位置を制約し、進化状態を評価する。
• 観測された周波数スペクトルを重力モードおよび回転調制の理論モデルと比較し、脈動またはspots による現象と整合するかを検証する。
• 長期間にわたる高効率の CoRoT 光曲線を用いて、混線パターンを解明し、差動回転に起因する非定常的挙動を検出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 174648 などの遅刻B型星における観測された光度変動は、脈動か表面不均一性による回転調制に起因するか？
• RQ2 急速回転するB8/9型星 HD 174648 における差動回転の存在を裏付ける証拠は何か？ また、それは観測された光曲線にどのように影響を与えるか？
• RQ3 マルチバンド光度計測における振幅比は、これらの星における脈動とspots 由来の変動をどのように区別するのだろうか？
• RQ4 なぜ単一バンド光度計測では、冷却B星における変動の原因を一意に特定できないのか？ どのような追加データが必要か？
• RQ5 特に強い双極磁場が存在しない状況下で、急速回転するB型星に表面spots が形成され、持続するメカニズムは何か？

主な発見

• HD 174648 は、CoRoT 光曲線における時間的に変化する周波数成分および剛体回転と整合しない径方向速度変動により、差動回転の明確な証拠を示している。
• HD 174648 の周波数スペクトルには、時間経過にわたって安定した2つの主要周波数が存在し、低周波数成分は回転調制を示唆するが、混線パターンの可能性も否定できない。
• マルチバンド光度計測により、振幅比が脈動ではなくspots 由来の変動と整合的であることが判明し、表面不均一性が変動の主因であると示唆される。
• 分光測定により、非剛体回転が確認され、位相依存の径方向速度変動が観測され、単一で安定した回転周期とは整合しない。
• 本研究は、冷却B星における変動の原因を一意に特定するには単一バンド光度計測だけでは不十分であり、特に脈動とspots 効果が周波数空間で重複する場合には顕著であることを示した。
• HD 174648 in における差動回転の存在は、質量星の内部回転プロファイルを調査するための潜在的プローブを提供し、星の内部構造を解明するためのアステロセイズミングの補完的手段となる可能性がある。