[論文レビュー] Effective temperature vs line-depth ratio for ELODIE spectra. Gravity and rotational velocity effects

K. Biazzo, A. Frasca+2 more|ArXiv.org|Apr 11, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、高分解能ELODIEスペクトル（R = 42,000）における線幅比（LDR）から、回転速度（$v\rm{sin}i$）および重力の影響を明示的に考慮して有効温度（$T_{\rm eff}$）を校正する。回転によるドーピングを無視すると、$T_{\rm eff}$の誤差が最大で約100 Kに達する可能性があり、主系列星および巨星に対して$3800 \leq T_{\rm eff} \leq 6000$ Kおよび$v\rm{sin}i \leq 30$ km s$^{-1}$の範囲でLDR–$T_{\rm eff}$関係を提供し、10–15 Kの不確かさまで精度の高い温度測定を可能にする。

ABSTRACT

The dependence on the temperature of photospheric line-depth ratios (LDRs) in the spectral range 6190-6280 A is investigated by using a sample of 174 ELODIE Archive stellar spectra of luminosity class from V to III. The rotational broadening effect on LDRs is also studied. We provide useful calibrations of effective temperature versus LDRs for giant and main sequence stars with 3800

研究の動機と目的

• 高分解能星のスペクトルにおける回転速度（$v\rm{sin}i$）が線幅比（LDR）に与える影響を定量化すること。
• ELODIEスペクトルにおいて$T_{\rm eff}$をLDRの関数として、$v\rm{sin}i$および重力の影響を考慮して校正すること。
• 回転速度が30 km s$^{-1}$までの星に対して信頼性の高い$T_{\rm eff}$を決定することにより、温度測定の精度を向上させること。
• 金属量がLDRに与える影響を評価し、±0.3 dexの範囲内で太陽系金属量の星では無視できることが判明した。
• 活性星における sunspot 由来の温度変動を、複数のLDRを用いた解析により、15 K未満の精度で検出可能にする。

提案手法

• 主系列星および巨星の174本の高分解能ELODIEスペクトル（R = 42,000）を用い、$T_{\rm eff}$が3800 Kから6000 Kの範囲にあるものを対象とした。
• 温度感受性の異なる対の光球線を用いて、6190–6280 Åの波長範囲でLDRを測定した。
• 合成プロファイルを用いて、$v\rm{sin}i$ = 0から30 km s$^{-1}$の範囲でスペクトルをシミュレートし、回転によるドーピング補正を適用した。
• 異なる$v\rm{sin}i$および光度クラスに対応する、$T_{\rm eff}$とLDR（$r_c$）の間の多項式関係（$T_{\rm eff} = c_0 + c_1 r_c + c_2 r_c^2 + c_3 r_c^3$）をフィッティングした。
• $(B-V)_0$と経験的関係（Gray 2005）を用いて$T_{\rm eff}$の値を検証し、文献データと照合した。
• 重力および金属量がLDRに与える影響を評価したところ、重力の影響は顕著であり、太陽系金属量の星では金属量の影響は無視できることが判明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高分解能星のスペクトルにおける回転速度（$v\rm{sin}i$）は、線幅比（LDR）にどのように影響を与えるか？
• RQ2 回転によるドーピングを無視すると、有効温度（$T_{\rm eff}$）の決定にどの程度の誤差が生じるか？
• RQ3 主系列星および巨星に対して、異なる$v\rm{sin}i$値におけるLDR–$T_{\rm eff}$関係はどのように校正されているか？
• RQ4 重力および金属量は、LDRに基づく$T_{\rm eff}$測定の信頼性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 複数のLDRを用いた解析により、回転星の$T_{\rm eff}$決定で15 K未満の精度を達成できるか？

主な発見

• 回転によるドーピングは、$v\rm{sin}i$ = 5 km s$^{-1}$でも顕著にLDRに影響を与え、$T_{\rm eff}$の決定に影響を及ぼす。
• 回転によるドーピングを無視すると、最悪の状況では$T_{\rm eff}$が最大で約100 K高めに推定される可能性がある。
• 本研究では17組の線対について校正済みの$T_{\rm eff}$–LDR関係を提供し、LDRスケールにおける平均二乗誤差（rms）は0.033～0.095の範囲であった。
• $v\rm{sin}i \leq 30$ km s$^{-1}$の星に対して、複数のLDRを用いることで$T_{\rm eff}$の不確かさを10–15 Kにまで低減できる。
• LDRの温度感受性（$0.01 \times |dT/dr_c|_{5000\rm{K}}$）は、線対および星のタイプに応じて、0.01のLDR変化あたり1.0～20.0 Kの範囲で変動する。
• 金属量がLDRに与える影響は、[Fe/H] = $0.0 \pm 0.3$ dexの範囲内では無視できるため、太陽系金属量の星へのこの校正の適用が妥当であることが裏付けられた。