[論文レビュー] Searching for links between magnetic fields and stellar evolution. I. A survey of magnetic fields in open cluster A- and B-type stars with FORS1

S. Bagnulo, J. D. Landstreet+4 more|ArXiv.org|Jan 23, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 42被引用数 96

ひとこと要約

本研究では、VLTのFORS1を用いて、オープンクラスタ内のA型およびB型星に対する大規模な分光偏光調査を実施し、約100 Gの精度で縦磁場を測定した。41個のAp/Bp星に磁場を検出（うち37個は以前に未知であった）、138個の通常のA/B型星には磁場を検出しなかった。これは、手法の信頼性を確認するとともに、主系列進化期における磁場の進化を調査する上で、年齢タグ付きの重要なデータを提供する。

ABSTRACT

About 5% of upper main sequence stars are permeated by a strong magnetic field, the origin of which is still matter of debate. With this work we provide observational material to study how magnetic fields change with the evolution of stars on the main sequence, and to constrain theory explaining the presence of magnetic fields in A and B-type stars. Using FORS1 in spectropolarimetric mode at the ESO VLT, we have carried out a survey of magnetic fields in early-type stars belonging to open clusters and associations of various ages. We have measured the magnetic field of 235 early-type stars with a typical uncertainty of about 100 G. In our sample, 97 stars are Ap or Bp stars. For these targets, the median error bar of our field measurements was about 80 G. A field has been detected in about 41 of these stars, 37 of which were not previously known as magnetic stars. For the 138 normal A and B-type stars, the median error bar was 136 G, and no field was detected in any of them.

研究の動機と目的

• オープンクラスタに属する星の年齢が既知であることを活かし、主系列進化期におけるA型およびB型星の磁場の進化を調査すること。
• フィールドに存在する磁場を持つAp星の正確な年齢推定が困難であるという問題を克服し、正確なメンバー関係と年齢制約を持つクラスタメンバーを対象とすること。
• やや弱い磁場を持つ明るさが低い早期型星において、FORS1分光偏光法の感度と信頼性を検証すること。
• クラスタ内に存在する新しい磁場を持つAp/Bp星を同定し、さまざまな進化段階における磁場の出現頻度を評価すること。
• 磁場強度と進化の関係を明確にし、今後の理論的モデリングに役立てる、強固な観測的基盤を提供すること。

提案手法

• ESOのVLTに搭載されたFORS1分光偏光計を用い、オープンクラスタおよび関連天体に属する257個の早期型星の円偏光スペクトルを取得した。
• 弱い磁場の信号対ノイズ比を向上させるために、Hバルマー線と金属線を併用した⟨Bz⟩の測定を実施した。
• 正規化されたストークスV/Iプロファイルに対して線形最小二乗法フィッティングを適用し、V/IとdI/dλの相関関係をモデル化して磁場信号を検出した。
• 誤検出率を評価するために、ノイズホライズン法を用い、非磁性星では磁場が検出されないことを確認した。
• ハイパーシャルおよびティコ-2の高精度天球測定を用いてクラスタメンバーの確認を行い、フィールド星による汚染を低減した。
• スカイ背景の正確な差し引き、フラットフィールド補正、波長校正を徹底して行い、偏光フラックス測定における系誤差を最小限に抑えた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラスタの年齢推定に基づく主系列進化期におけるAp/Bp星の磁場強度の変化はいかなるものか？
• RQ2 FORS1は、明るさが低く早期型のクラスタ星において、弱い磁場をどの程度の効率で検出できるか？
• RQ3 クラスタ環境下におけるAp/Bp星の磁場は、回転、化学異常、または進化段階と相関しているか？
• RQ4 クラスタ内A/B型星における観測された磁場分布は、化石磁場モデルと整合的か？
• RQ5 本研究で用いられた分光偏光法は、非磁性星において真の磁場信号と誤検出を信頼性高く区別できるか？

主な発見

• 257個のA型およびB型星のうち、典型的な不確かさが約100 Gの⟨Bz⟩を測定し、41個のAp/Bp星に磁場を検出した。
• 検出された41個の磁場を持つ星のうち、37個は以前に磁場を持つ星として知られていなかったため、年齢タグ付きのAp星のサンプルが著しく拡大された。
• 138個の通常のA型およびB型星のいずれに対しても磁場は検出されず、中央値の測定不確かさは136 Gであった。これは、検出の信頼性が極めて高いことを示している。
• 非特徴的星におけるノン検出は、手法が誤検出に起因しないことを強く支持しており、唯一の潜在的外れ値（CD-60 1996）を除けば、その影響は限定的である。
• 本調査では90個の新しいApクラスタメンバー候補を同定し、約30個の新しいクラスタを磁場星探索対象リストに追加した。
• M3巨星のHD 298045に磁場が検出されたが、LADCによるスペクトル汚染のため、その検出は極めて疑わしく、遅れての星への応用には注意が必要である。