[論文レビュー] Signature of a magnetic activity cycle in HD49933 observed by CoRoT

R. A. García, J. Ballot+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2010

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、CoRoTの400日間の光度計測データを用いて、太陽型の星HD49933における磁気活動周期の最初の証拠を提示する。pモード周波数のずれと振幅変動を分析することで、2番目の観測ランの間に最小活動期を示す周期を特定し、太陽周期と類似した周波数と振幅の反比例的変化を確認した。

ABSTRACT

Solar-like stars with an external convective envelope can develop magnetic activity cycles under the interaction of con- vection, rotation and magnetic fields. Even in the Sun, these dynamo effects are not yet well understood and it would be extremely important to extend this study to different stars with different characteristics. HD49933 is a F5V, 1.2 solar mass star that has been observed by CoRoT for 60 days during the initial Run and 137 more days about 6 months later. Thus, a total of 400 days have been covered with the two observations. Assuming that the activity cycle is proportional to the rotation of the star (which spins 8-9 times faster than the Sun, i.e., P_rot=3.4 days), CoRoT observations could be good to perform such study. The analysis techniques employed here hve already been successfully tested on sun-as-a-star observations done by VIRGO and GOLF on board SoHO and ground-based MARK-I instrument.

研究の動機と目的

• CoRoTミッションの星震データを用いて、F5V型の星HD49933に磁気活動周期が存在するかを調査すること。
• 太陽で観測されるように、pモード周波数と振幅の変化を通じて、他の星においても星の活動周期を検出できるかを検証すること。
• 太陽型の星における星の自転、磁気活動、星震的特徴との関係を調査すること。
• CoRoTの光度曲線にクロス相関および振幅エンVELOP分析を適用することで、長期的な活動変動を検出する手法の妥当性を検証すること。

提案手法

• 約6か月の間隔をあける2つの観測ランに分けられた、CoRoTの'Helreg'光度曲線から400日分のデータを分析した。
• 60日間のセグメント間のクロス相関関数を用い、pモードパワースペクトルの周波数ずれを検出。ピーク位置にガウス関数をフィットした。
• クロス相関関数の3次モーメントを計算し、非対称性を推定し、時間ずれを推定した。
• 20日間のサブシリーズを5日ずつずらして、A2Zパイプラインを適用し、各径方向モードごとの最大振幅（$A_{\rm{max}}$）を抽出した。
• 1000–2500 μHzの範囲で、ハーヴェイ型関数をフィットして対流背景をモデル化し、pモード振幅を分離した。
• 太陽の既知の周期的挙動を基準として、周波数と振幅の反比例的関係を、太陽類似星と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD49933は、星震的周波数ずれによって検出可能な磁気活動周期を示しているか？
• RQ2 HD49933のpモード周波数と振幅特性は、CoRoT観測の400日間にわたりどのように変化しているか？
• RQ3 pモード特性に観測された変動は、星の活動周期の兆候と解釈できるか？
• RQ4 HD49933の活動周期は、太陽と同様に周波数と振幅が反比例しているか？
• RQ5 HD49933の活動周期の timescale は何か？また、その自転周期とどのように関係しているか？

主な発見

• 最初の短い観測ラン（A）と最初の60日間の長い観測ラン（B）との間に、$0.59 \pm 0.23$ μHzの周波数ずれが検出され、Aで最大活動期に相当する高周波数へのずれであることが示された。
• 長い観測ランの2つのセグメント（BとC）の間で、$0.17 \pm 0.18$ μHzの小さなずれが確認され、活動度の低下への移行を示唆した。
• 各径方向モードの最大振幅（$A_{\rm{max}}$）は、長い観測ランの中盤で最小値を示し、活動度の低下を示すものであり、周波数ずれの分析と整合的であった。
• $A_{\rm{max}}$の変動は、2番目の観測ランで最小値を示し、1番目の観測ランでは中程度の振幅であった。この傾向は、周期の存在を支持するものであった。
• 周波数ずれと$A_{\rm{max}}$の変動は反比例しており、太陽周期で観測される挙動と類似していた。
• クロス相関、畳み込みスペクトル、$A_{\rm{max}}$の時間的変化の統合的分析により、HD49933に磁気活動周期が存在する強力な証拠が得られ、400日間の観測期間にわたる周期である可能性が示された。