[論文レビュー] Discovery of four white dwarfs with strong magnetic fields by the Hamburg/ESO Survey

D. Reimers, S. Jordan+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 1996

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、ハムブルグ/ESOサーベイを用いて、光度および分光的解析により4つの磁化白色矮星（HE1211-1707、HE0127-3110、HE2201-2250、HE0000-3430）の発見を報告している。研究では、最大で約345 MGに達する強い磁場を特定し、スペクトルにおける回転調制が、非中心的な磁気双極子型の場の幾何構造を示しており、磁場の中心からのずれ（0.1–0.2 R⋆）を持つ双極子モデルが観測スペクトルを最もよく再現している。この結果は、磁化白色矮星の前身星としてのAp星の仮説を支持する。

ABSTRACT

Four magnetic white dwarfs have been found in the course of the Hamburg/ESO Survey for bright QSOs. The objects have been selected as QSO candidate on the basis of its blue continuum and the apparent absence of strong hydrogen or helium lines. One star, HE1211-1707, shows a rather fast spectral variability: both the strength and the position of the shallow absorption features change on a time scale of 20 minutes. We interpret this variability as being due to a magnetic field on the surface of a rotating white dwarf, having a relatively uniform magnetic field on one hemisphere and a much larger spread of field strengths visible during other phases of the rotational period. All attempts to determine the magnetic field structure in detail with the help of synthetic spectra have failed so far because the star must have a rather complicated field geometry. However, both the optical and the UV spectra indicate that a significant part of the surface is dominated by a magnetic field strength of about 80 MG. The spectrum of HE 0127-3110 is also rotationally modulated. This star (approximate range of magnetic fields: 85-345 MG) as well as HE 2201-2250 (a spectroscopic twin of HE 0127-3110) and HE 0000-3430 (43-118 MG) could be reasonably well reproduced with the help of theoretical spectra calculated assuming magnetic dipoles which are offset by 0.1 and 0.2 stellar radii along the magnetic axis. This result is in agreement with the assumption that Ap stars, also showing significant deviations from a centered dipole, are the progenitors of magnetic white dwarfs.

研究の動機と目的

• 明るいQSOを対象としたハムブルグ/ESOサーベイにおいて、磁化白色矮星を特定・特徴付けること。
• 強い磁場を持つ新規に発見された白色矮星の磁場幾何構造と表面構造を調査すること。
• 観測されたスペクトル変動が、非一様な磁場分布に起因する回転調制によって説明可能かどうかを検討すること。
• ずれのある磁気双極子モデルを理論的モデルとして用い、観測スペクトルと照合して検証すること。
• 磁場の幾何構造とスペクトル的挙動を通じて、Ap星と磁化白色矮星との関連を探索すること。

提案手法

• 青連続スペクトルと強いつよいH/He線の欠如に基づき、ハムブルグ/ESOサーベイから候補白色矮星を抽出し、分光的解析を実施。
• 時間分解分光法を用いて、特にHE1211-1707において数分間のスケールでのスペクトル変動を検出。
• 磁気双極子が磁気軸に沿って0.1および0.2個星半径分ずれた状態を仮定した理論的スペクトルを用いた合成スペクトルモデリング。
• 観測された可視光および紫外スペクトルと合成モデルを比較し、磁場強度と幾何構造を制約。
• スペクトルの回転調制を用いて、星面における磁場分布の非一様性を推定。
• HE0127-3110、HE2201-2250、HE0000-3430における観測されたフラックス変動および線幅変化を再現するため、磁気双極子モデルを適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 強い磁場を持つ新規に発見された白色矮星の磁場強度と幾何構造は何か？
• RQ2 HE1211-1707におけるスペクトル変動はどのように生じるのか？ これにより磁場分布と自転の状態はどのような情報を示すか？
• RQ3 ずれのある磁気双極子モデルを用いた理論的モデルが、これらの磁化白色矮星の観測スペクトルを再現できるか？
• RQ4 HE0127-3110および関連対象におけるスペクトルの回転調制の意味は何か？
• RQ5 これらの白色矮星の磁場幾何構造は、Ap星がそれらの前身星であるという仮説を支持するか？

主な発見

• 4つの磁化白色矮星（HE1211-1707、HE0127-3110、HE2201-2250、HE0000-3430）が発見され、磁場強度は43〜345 MGの範囲にわたる。
• HE1211-1707は20分周期のスペクトル変動を示し、非一様な磁場分布に起因する回転調制であると解釈されている。
• HE1211-1707のスペクトルからは、表面磁場が約80 MGが支配的であると示唆されるが、複雑な磁場幾何構造のため詳細なモデリングに失敗した。
• HE0127-3110、HE2201-2250、HE0000-3430は回転調制を示し、それらのスペクトルは磁気双極子が星半径の0.1–0.2分だけずれたモデルによって最もよく再現されている。
• 観測スペクトルとずれのある双極子モデルとの一致は、Ap星（非中心的双極子を特徴とする）が磁化白色矮星の前身星であるという仮説を支持する。
• 本研究では、白色矮星における強い磁場が一様に分布しているのではなく、回転調制が磁場幾何構造の診断に重要な手がかりであることが確認された。