[논문 리뷰] New Grids of ATLAS9 Model Atmospheres

Francesco Castelli, Robert L. Kurucz|arXiv (Cornell University)|2004. 05. 05.

Atmospheric Ozone and Climate인용 수 470

한 줄 요약

이 논문은 Grevesse & Sauval (1998) 태양 성분을 기반으로 한 업데이트된 투과도 분포 함수(OFDs)를 사용하여, 개선된 TiO, H2O 및 H I-H I/H I-H+ 준분자선을 포함한 새로운 ATLAS9 모델 대기의 균일한 격자를 제시한다. 새로운 모델은 특히 낮은 온도의 별과 금속 농도가 낮은 A형 별에서 자외선 및 가시광선 영역의 에너지 분포에 상당한 차이를 보이며, 이는 U−B 및 u−b 색색 지수를 더 빨간색으로 만든다. 이 효과는 각각 6500 K 이하 및 4500 K 이하에서 두드러진다.

ABSTRACT

New opacity distribution functions (ODFs) for several metallicities have been computed. The main improvements upon previous ODFs computed by Kurucz (1990) are: (1) the replacement of the solar abundances from Anders & Grevesse (1989) with those from Grevesse & Sauval (1998); (2) the replacement of the TiO lines provided by Kurucz (1993) with the TiO lines from Schwenke (1998), as distributed by Kurucz (1999a); (3) the addition of the H2O lines from Partridge & Schwenke (1997) as distributed by Kurucz (1999b); (4) the addition of the HI-HI and HI-H+ quasi-molecular absorptions near 1600 A and 1400 A computed according to Allard et al. (1998). Other minor improvements are related with some changes in a few atomic and molecular data. New grids of ATLAS9 model atmospheres for Teff from 3500K to 50000K and logg from 0.0 dex to 5.0 dex have been computed for several metallicities with the new ODFs. Preliminary comparisons of the results from the old and new models have shown differences in the energy distributions of stars cooler than 4500K, in the ultraviolet energy distribution of metal-poor A-type stars, in the U-B and u-b color indices for Teff<7000K and in all the color indices for Teff<4250K.

연구 동기 및 목표

• 모든 모델 간 물리적 파라미터와 수치적 설정이 일관된 균일한 ATLAS9 모델 대기 격자를 구축하기 위해.
• Anders & Grevesse (1989)의 오래된 값 대신 Grevesse & Sauval (1998)의 업데이트된 태양 성분으로 갱신함으로써 모델 정확도를 향상시키기 위해.
• Schwenke (1998)의 TiO, Partridge & Schwenke (1997)의 H2O 및 Allard 등 (1998)의 H I-H I/H I-H+ 준분자 흡수선 목록을 포함하기 위해.
• 72개의 평면 평행 층 수를 고정하고, 동일한 대류 처리 방식(l/Hp = 1.25, 오버슈트 없음)을 사용하여 모델 구조를 표준화하기 위해.
• 모든 격자 간 물리적 일관성과 밀도를 확보함으로써 보간 및 광도 보정의 신뢰성을 높이기 위해.

제안 방법

• Grevesse & Sauval (1998)의 업데이트된 태양 성분을 사용하여 새로운 투과도 분포 함수(OFDs)를 계산하였으며, 이는 이전의 Anders & Grevesse (1989) 값 대체를 포함한다.
• Schwenke (1998)의 TiO, Partridge & Schwenke (1997)의 H2O 및 Allard 등 (1998)의 H I-H I/H I-H+ 준분자 흡수선 고해상도 선 목록을 OFDs에 통합하였다.
• 온도(log T: 3.30에서 5.30)와 기체 압력(log Pg: −4.0에서 +8.0)에 대해 57×25 격자에서 OFDs를 생성하였으며, 상층 대기층에서 해상도를 향상시켰다.
• XNFDF 및 DFSYNTHE 코드를 사용하여 89.7 Å에서 100,000 Å 범위에서 500,000의 스펙트럼 해상도로 선 투과도를 계산한 후, 표준 파장 구간으로 정렬하였다.
• T_eff 3500 K에서 50,000 K, log g 0.0에서 5.0 dex 범위에서 ATLAS9 모델 대기를 계산하였으며, 각 격자에 476개의 모델이 포함되었고, 모두 72층의 층과 고정된 대류 파rameter를 사용하였다.
• 관측 결과와 직접 비교할 수 있도록 UBV, RIJKL, VRI 및 uvby 광도 체계에서 해당 모델의 복사원과 색색 지수를 계산하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 업데이트된 태양 성분과 개선된 분자선 목록이 모델 대기의 스펙트럼 에너지 분포에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 H I-H I 및 H I-H+ 준분자 흡수선을 포함함으로써 금속 농도가 낮은 A형 별의 자외선 복사원에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 새로운 모델 대기가 U−B, u−b, B−V 및 b−y와 같은 색색 지수에 어떤 영향을 미치며, 특히 낮은 온도 및 금속 농도가 낮은 별의 경우 어떻게 변화하는가?
• RQ4 새로운 OFDs가 낮은 온도의 별에서 분자 밴드(TiO, CN, CO, H2O 등)를 얼마나 잘 모델링하는가?
• RQ5 일관된 층 수, 대류 처리 방식, 성분 조합을 갖춘 균일한 모델 격자는 항성 대기 모델링에서 보간 오차를 얼마나 줄일 수 있는가?

주요 결과

• T_eff 7000 K에서 9000 K 사이에서 1250–2000 Å 영역에서 새로운 모델은 상당한 차이를 보이며, 주로 금속 농도가 낮은 A형 별에서 더 강한 H I-H+ 및 H I-H I 준분자 흡수선으로 인해 발생한다.
• T_eff ≤ 4500 K일 경우, 업데이트된 TiO 및 H2O 선의 포함으로 인해 가시광선 및 적외선 영역의 에너지 분포에 상당한 변화가 발생하며, TiO, CN, CO 및 H2O 밴드의 강한 흡수 피크가 복사원 비교에서 명확하게 관측된다.
• U−B 및 u−b 색색 지수는 이전 모델 대비 새로운 모델에서 체계적으로 더 빨간색으로 나타나며, T_eff = 5750 K, log g = 4.5, [M/H] = 0.0, ξ = 2 km s⁻¹ 조건에서 최대 75 K의 차이를 보인다.
• T_eff ≤ 4500 K일 경우 (B−V) 및 (b−y) 색색 지수도 새로운 모델에서 더 빨간색으로 나타나지만, (b−y)에 대한 영향은 더 작으며 일부 경우 거의 무시할 수 있다.
• 새로운 OFDs는 특히 4000–11200 Å 범위에서 낮은 온도의 별에서 분자 투과도를 더 잘 모델링하며, TiO 및 CN 밴드가 더 잘 분해되고 정확하게 표현된다.
• 업데이트된 OFDs 및 모델 격자는 일관된 층 수(72개), 균일한 성분 조합, 표준화된 대류 처리 방식 덕분에 더 신뢰할 수 있는 보간 및 광도 보정이 가능해졌다.