[논문 리뷰] Doppler imaging an X-ray flare on the ultrafast rotator BO Mic - A contemporaneous multiwavelength study using XMM-Newton and VLT

Uwe Wolter, J. Robrade외 2명|ArXiv.org|2007. 12. 06.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 16인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 동시 XMM-Newton 및 VLT 관측을 통해 초고속으로 회전하는 K-주저자 별 BO Mic에서 X선 플레어의 도플러 영상 국지를 처음으로 규명한다. 플레어는 X선, 자외선 및 Hα 방출에서 관측되었지만 백색광에서는 관측되지 않았으며, 별 반지름의 0.4 이하의 중간 위도에 위치해 있으며 주요 표면점과는 관련이 없어, 주요 점 군으로부터 떨어진 별의 자기 재결합 지점임을 시사한다.

ABSTRACT

We present an analysis of contemporaneous photospheric, chromospheric and coronal structures on the highly active K-dwarf star BO Mic (Speedy Mic). We localize a moderate flare in the stellar atmosphere and study its energetics, size and thermal behaviour. The analysis is based on strictly simultaneous X-ray, UV- and optical observations carried out by XMM-Newton and the VLT. We use Doppler imaging and related methods for the localization of features. Based on X-ray spectroscopy we study the the coronal plasma in and outside the flare. The flare emits in X-rays and UV, but is not detected in white light; it is located at intermediate latitude between an extended spot group and the weakly spotted pole. We estimate its height below 0.4 stellar radii making it clearly distinct in longitude and height from the prominences found about two stellar radii above the surface. While BO Mic's photospheric brightness is modulated due to extended starspots, neither the chromospheric nor the X-ray emission show a pronounced rotational modulation.

연구 동기 및 목표

• 동시 다중파장 관측을 통해 BO Mic에서의 중간 크기의 X선 플레어를 국지화하기.
• 플레어의 대기 내 공간 분포 및 에너지 특성 규명하기.
• 플레어 위치와 표면점 구조 간의 관계 조사하기.
• 플레어 기간 동안 코로나 플라즈마의 열적 진화 및 방출 측정치 평가하기.
• AB Dor과 같은 다른 활성 별의 플레어 특성과 비교하기.

제안 방법

• 고해상도 UVES 스펙트로스코피를 이용한 도플러 영상(DI)으로 표면점 분포 및 플레어 위치 재구성하기.
• XMM-Newton EPIC 및 OM의 동시 관측을 통한 X선 및 광학 밝기 곡선 및 스펙트로스코피.
• APEC 모델과 다온도 플라즈마 가정을 사용한 X선 스펙트럼 피팅으로 방출 측정치 및 온도 유도하기.
• Ca II K 선 방출의 도플러 속도 추적을 통해 대기 중에서의 코로나 플레어 위치 국지화하기.
• OM 데이터의 동시성 손실로 인한 배경 제거된 밝기 곡선 및 상대 스펙트로포어트로미터리 적용하기.
• 신호 대비 잡음 비율이 약 400(6000 Å에서)인 142개의 UVES 스펙트럼을 1.1개의 별 자전 주기 동안 분석하고 Cldi 알고리즘 적용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BO Mic에서 X선 플레어는 별 대기의 어디에 위치해 있으며, 표면점과의 관계는 어떠한가?
• RQ2 X선 및 자외선 방출을 통해 측정된 플레어의 열적 및 에너지 행동은 어떠한가?
• RQ3 왜 플레어는 백색광에서 관측되지 않았으며, 이는 높이 및 기하학적 특성에 대해 어떤 의미를 갖는가?
• RQ4 플레어의 자전 단계는 주요 표면점 및 프로미네인스와 비교하여 어떻게 되는가?
• RQ5 태양 플레어 모델에서 예상하는 것처럼 플레어는 자기 중립점과 관련이 있는가?

주요 결과

• X선 플레어는 중간 위도에 위치해 있으며, 별 반지름의 0.4 이하이며 주요 표면점 군집과는 관련이 없다.
• 플레어의 피크 연한 X선 방출 능력은 약 10^30 erg/s로, 피크 플럭스 및 총 에너지 측면에서 큰 태양 플레어보다 100배 더 강력하다.
• 플레어는 백색광에서 관측되지 않아, 별 총 빛의 약 10^-3 수준의 낮은 광학 연속기여와 일치한다.
• 코로나 및 코로나층 방출은 강한 표면 밝기 변동과는 달리 약한 조절을 보이며 활동 성분 간의 분리됨을 시사한다.
• 플레어는 자전 단계 φ ≈ 2.0 및 4.0에 발생하여 주요 점 군집이 있는 동일한 반구 또는 극 근처에 있었지만, 두드러진 점 특징과는 겹치지 않았다.
• 플레어의 높이 및 행동은 AB Dor의 코로나 구조와 일치하여, BO Mic와 AB Dor 간의 유사성을 지지한다.