[논문 리뷰] Model atmospheres of magnetic chemically peculiar stars. A remarkable strong-field Bp SiCrFe star HD137509

D. Shulyak, O. Kochukhov외 1명|arXiv (Cornell University)|2008. 06. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 18인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 이종 자외선 화학적 특이성 별인 HD 137509에 대해 이종 제이먼 분할을 완전히 고려한 고급 모델 대기 구조, 편광된 복사 전달, 개별 원소 농도를 포함한 첫 번째 자기 일관성 있는 모델링을 제시한다. 결과적으로 자기장 효과와 비태양 농도가 대기 구조와 관측 가능성을 크게 변화시키며, 표준 모델과 비교해 유효 온도에 1000 K, 표면 중력에 0.4 dex의 보정이 필요하다.

ABSTRACT

In the last few years we have developed stellar model atmospheres which included effects of anomalous abundances and strong magnetic field. The full treatment of anomalous Zeeman splitting and polarized radiative transfer were introduced in the model atmosphere calculations for the first time. In this investigation we present results of modelling the atmosphere of one of the most extreme magnetic chemically peculiar stars, HD137509. This Bp SiCrFe star has the mean surface magnetic field modulus of about 29kG. We use the recent version of the line-by-line opacity sampling stellar model atmosphere code LLmodels, which incorporates the full treatment of Zeeman splitting of spectral lines, detailed polarized radiative transfer and arbitrary abundances. We compare model predictions with photometric and spectroscopic observations of the star, aiming to reach a self-consistency between the abundance pattern derived from high-resolution spectra and abundances used for model atmosphere calculation. Based on magnetic model atmospheres, we redetermined abundances and fundamental parameters of HD137509 using spectroscopic and photometric observations. This allowed us to obtain a better agreement between observed and theoretical parameters compared to non-magnetic models with individual or scaled-solar abundances. We confirm that the magnetic field effects should be taken into account in the stellar parameter determination and abundance analysis.

연구 동기 및 목표

• 표준 모델 대기 구조가 화학적 특이성 별에서 강한 자기장과 이례적인 농도를 고려하지 못하는 오랜 동안의 항성 천문학 문제를 해결하기 위해.
• 자기장 효과와 개별 농도가 모델 대기 구조와 관측된 항성 파arameter에 상당한 영향을 미치는지 테스트하기 위해.
• 완전한 자기 및 화학 물리학을 통합함으로써 관측된 스펙트로스코픽 및 광학적 데이터와 이론적 모델 간의 일관성을 향상시키기 위해.
• 정확한 항성 파arameter 결정을 위해 비태양 농도와 자기장 효과를 동시에 포함시켜야 하는지 규명하기 위해.

제안 방법

• LLmodels 코드를 사용하였으며, 이는 이선별 투과도 샘플링 모델 대기 코드로, 비등온 평형 상태, 1차원, 평판 평행, 수직 구조에 더하여 이종 제이먼 분할을 완전히 고려한다.
• 자기장이 스펙트럼 선 형성에 미치는 영향을 반영하기 위해 편광된 복사 전달을 통합하였다.
• HD 137509의 고해상도 스펙트로스코피에서 유도된 개별적이고 층상의 농도를 사용하여 스케일드-태양 농도 가정을 피했다.
• 모델 예측을 관측된 Hβ 및 Hγ 선형형, 스트로마르크 및 제네바 시스템의 광학 색도, 에너지 분포와 비교하였다.
• 관측된 관측 가능성을 이론적 관측 가능성과 일치시키기 위해 유효 온도와 표면 중력을 반복 조정하였다.
• 자기장 효과와 화학적 효과의 영향을 분리하기 위해 비자기 모델 및 스케일드-태양 농도만을 포함한 모델과의 비교를 포함하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 강한 자기장과 비태양 농도는 자기 화학적 특이성 별의 모델 대기 구조에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 자기장 효과와 개별 농도는 관측된 이론적 수소 선형형 간의 일치도에 어느 정도 향상시키는가?
• RQ3 자기장과 이색 농도는 HD 137509의 광학 색도와 볼로메트릭 보정에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 모델 대기 구조에 자기장 및 화학적 효과를 포함할 경우 유효 온도와 표면 중력에 어떤 보정이 필요한가?
• RQ5 완전한 자기 및 화학 물리학을 포함한 자기 일관성 있는 모델링은 관측된 이론적 항성 파arameter 간의 괴리 문제를 줄일 수 있는가?

주요 결과

• 개별 농도의 포함이 Hβ 및 Hγ 선형형에 지배적인 영향을 미치며, 스케일드-태양 농도 모델과 비교해 상당히 변화시켰다.
• 자기장은 수소 선형형에 더 작은 영향을 미쳤지만 여전히 측정 가능한 영향을 미쳤으며, HD 137509처럼 매우 강한 자기장을 지닌 별에서만 중요하게 작용하였다.
• 광학 색도, 특히 U 필터에서 자기장과 개별 농도의 조합 효과는 개별적으로 고려할 경우보다 더 뚜렷하게 두드러졌다.
• 자기장 효과와 개별 농도를 모두 포함한 자기 일관성 있는 모델은 스케일드-태양 농도를 사용한 표준 모델과 비교해 유효 온도에 1000 K, 표면 중력에 0.4 dex의 보정이 필요로 했다.
• 금속 선형형을 고려할 경우 자기장과 이색 농도의 영향은 대기 구조에 약간의 수정만을 가져왔지만, 전체 에너지 분포는 자기선 블랭킷팅에 의해 크게 영향을 받았다.
• HD 137509에 대한 고품질의 광역 에너지 분포 데이터 부족으로 선 블랭킷팅 효과에 대한 정량적 결론을 내리기 어려웠으며, 향후 관측에서 더 나은 복사 스펙트럼 커버리지가 필요함을 시사했다.