[论文解读] Properties of a volume-limited sample of magnetic Ap/Bp stars

J. Power, G. A. Wade+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 19, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本研究基于太阳周围100秒差距内的体积限制样本，对57颗磁性Ap/Bp恒星进行了研究，首次实现了对其基本参数和磁场特性的有效无偏测定。研究发现，Ap/Bp恒星占太阳邻近区中等质量恒星的1.7%，其质量峰值位于3.3–3.6 M⊙之间，且强磁场与化学异常现象密切相关。

ABSTRACT

This paper describes a study to deduce fundamental parameters and magnetic field characteristics for all magnetic Ap/Bp stars with in a 100 parsec heliocentric radius volume. This study has allowed for the first time the determination of an effectively unbiased magnetic field distribution of a sample of intermediate mass stars. From published catalogues and other literature sources, we have identified 57 bone fide magnetic A and B stars in the volume, corresponding to 1.7% of all intermediate mass stars within 100 parsec of the Sun. The masses of Ap stars range from 1.5 to 6 solar masses, with the peak of the mass incidence distribution between 3.3 and 3.6 solar masses. Observations of 30 of the Ap/Bp stars were obtained using the MuSiCoS spectropolarimeter at the Telescope Bernard Lyot at Pic du Midi Observatory. These observations will be used to refine periods, and determine magnetic field strength and geometry.

研究动机与目标

• 确定太阳周围100秒差距体积内所有磁性Ap/Bp恒星的基本参数和磁场特征。
• 提供一个有效无偏的Ap/Bp恒星统计样本，克服光度限制调查中固有的选择偏差。
• 研究Ap/Bp恒星在太阳邻近区的质量分布和出现率。
• 利用新的光谱偏振观测结果，进一步精确测定自转周期、磁场强度和几何结构。
• 通过样本的统计分析，检验当代发电机理论与化石场理论在磁场起源问题上的竞争。

提出的方法

• 利用Hipparcos视差和色指数（B-V从−0.4到1.0）构建体积限制样本，筛选太阳周围100秒差距内的主序A型和B型恒星。
• 通过与Renson的Ap和Am恒星总目及文献回顾交叉比对识别Ap/Bp恒星，包括与亮星目录的核对验证。
• 利用Stromgren和Johnson测光法推导有效温度和绝对星等修正，校准参考Balona（1994）、Stepien（1994）和Landstreet（2006）的研究。
• 使用Pic du Midi天文台的MuSiCoS光谱偏振仪测量磁场特性，数据通过ESPRIT软件还原，并采用最小二乘去卷积（LSD）方法分析。
• 通过Zeeman分裂的Stokes V轮廓的一阶矩推导纵向磁场，自转周期则通过折叠磁场变化相位确定。
• 通过将Ap/Bp恒星的质量分布除以非磁性中等质量恒星的质量分布，计算质量出现率分布，实现统计比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在光度限制样本中，Ap/Bp恒星在太阳邻近区的真实出现率是多少，是否已校正选择偏差？
• RQ2 Ap/Bp恒星的质量分布如何？其分布是否与理论预期或演化约束一致？
• RQ3 Ap/Bp恒星的磁场强度和几何结构在样本中如何变化？对磁场起源理论有何启示？
• RQ4 观测到的自转周期和磁场变异性是否与偶极场构型及表面不均匀性一致？
• RQ5 Ap/Bp恒星的观测特性能否用于区分其磁场起源的当代发电机理论与化石场假说？

主要发现

• 基于57颗恒星的完整体积限制样本，太阳邻近区中Ap/Bp恒星在中等质量恒星（1.5–6.0 M⊙）中的出现率为1.7%。
• Ap/Bp恒星的质量分布峰值位于3.3至3.6 M⊙之间，在2.1至2.4 M⊙之间存在次峰，且下限为1.5 M⊙。
• 磁性Ap/Bp恒星在3.3–3.6 M⊙范围内高度集中，表明其在质量函数中分布不均。
• 样本中包含30颗在Pic du Midi天文台使用MuSiCoS光谱偏振仪观测的恒星，使得v sin i、自转周期和磁场几何结构的测量得以精确化。
• 纵向磁场观测到周期性变化，周期从数天到更长时标不等，与偶极场构型一致。
• 本研究指出，需将体积极限扩展至200 pc，以提高高质质量区的统计功效，特别是为包含猎户-御夫星 associations 中的恒星提供可能。