[論文レビュー] Statistical properties of a sample of periodically variable B-type supergiants - Evidence for opacity-driven gravity-mode oscillations

K. Lefever, J. Puls+1 more|ArXiv.org|Nov 15, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 70被引用数 80

ひとこと要約

本研究では、ハイパーシスコス・カタログに掲載された28個のB型超巨星を、高分解能分光法およびNLTE大気モデルを用いて分析し、その周期的変動が透過率駆動の重力モード振動に起因するかどうかを検証した。著者らは、これらの星がκ機構によって駆動される非球面的脈動星である強力な証拠を発見した。さらに、追加で9個の比較星が新たにα Cyg変星として特定され、このような脈動星の既知の集団が著しく拡大された。これにより、質量の大きな星の内部構造を未来にアンブレルセイズミック解析で探査することが可能になった。

ABSTRACT

We have studied a sample of 28 periodically variable B-type supergiants selected from the HIPPARCOS mission and 12 comparison stars covering the whole B-type spectral range. Our goal is to test if their variability is compatible with opacity-driven non-radial oscillations. We have used the NLTE atmosphere code FASTWIND to derive the atmospheric and wind parameters of the complete sample through line profile fitting. We applied the method to selected H, He and Si line profiles, measured with the high resolution CES spectrograph attached to the ESO CAT telescope in La Silla, Chile. From the location of the stars in the (log Teff, log g) diagram, we suggest that variability of our sample supergiants is indeed due to the gravity modes resulting from the opacity mechanism. We find nine of the comparison stars to be periodically variable as well, and suggest them to be new alpha Cyg variables. We find marginal evidence of a correlation between the amplitude of the photometric variability and the wind density. We investigate the Wind Momentum Luminosity Relation for the whole range of B spectral type supergiants, and find that the later types (> B5) perfectly follow the relation for A supergiants. Additionally, we provide a new spectral type - Teff calibration for B supergiants. Our results imply the possibility to probe internal structure models of massive stars of spectral type B through seismic tuning of gravity modes.

研究の動機と目的

• B型超巨星における周期的変動が、SPBおよびα Cyg変星に提案されたように透過率機構によって駆動されているかどうかを特定すること。
• 高分解能分光法を用いて28個のB型超巨星および12個の比較星の正確な大気および風のパラメータを導出すること。
• 観測された星のパラメータが重力モード脈動の理論的不安定帯と整合しているかどうかを検証すること。
• B型超巨星における風モーメント-光度関係（WLR）とその理論的予測からのずれを調査すること。
• ラインプロファイルフィッティングに基づいて、B型超巨星のための新しいT_eff - 光度型補正法を開発すること。

提案手法

• ESOのCAT望遠鏡で取得した高分解能CES分光法によるH、HeおよびSiラインプロファイルに、NLTE大気コードFASTWINDを適用してフィッティングした。
• ラインプロファイルフィッティングを用いて、各星の効果的温度（T_eff）、表面重力（log g）、および風パラメータ（例：質量損失率、終端速度）を導出した。
• サンプル星を（log T_eff, log g）図にマッピングし、重力モード脈動の理論的不安定帯と比較した。
• 径方向速度曲線に対するピリオドグラム解析を実施し、多重周期的変動を特定し、回転モードの影響を除外した。
• 観測された風モーメントと星の光度を比較することで、B型超巨星における風モーメント-光度関係（WLR）を評価した。
• 得られたパラメータを基に、文献データと照合して妥当性を検証した新しいT_eff - 光度型補正法を確立した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B型超巨星における観測された周期的光度変動は、透過率駆動の非球面的重力モード振動と整合的か？
• RQ2 サンプル星の導出された大気パラメータは、重力モード脈動の理論的不安定帯内に位置しているか？
• RQ3 B型超巨星における風モーメント-光度関係（WLR）は理論的予測と整合するか？A型超巨星と比較するとどうか？
• RQ4 光度変動の振幅と風密度との間に有意な相関が認められるか？これは脈動と質量放出の間のフィードバックを示唆するか？
• RQ5 NLTEにおけるラインプロファイルフィッティングを用いて、B型超巨星のT_eff - 光度型補正法を信頼できるものにできるか？

主な発見

• 信頼性のあるパラメータが得られた28個のすべてのB型超巨星が、重力モード振動の理論的不安定帯の高log g端に位置しており、透過率駆動機構が支持される。
• 以前は変動星として特定されていなかった12個の比較星のうち9個が周期的変動を示したため、新たにα Cyg変星として同定された。これは重力モード脈動を示すものである。
• B型超巨星のサンプルはA型超巨星と同様にWLRに従っており、低光度の対象では理論的予測からの著しいずれは認められなかった。
• 光度変動振幅と風密度との間にわずかな相関が認められ、脈動が線駆動質量放出を助ける可能性があるが、さらなる研究が必要である。
• 本研究は、従来の補正法とよく一致する新しいB型超巨星のT_eff - 光度型補正法を提供しており、スペクトル型から実用的なT_eff推定が可能になった。
• 結果として、長期間にわたる高精度の光度観測および分光観測と組み合わせることで、B型超巨星におけるセイズミック研究が内部構造や進化モデルの探査に有効であることが確認された。