[論文レビュー] White paper: Gaia and the end states of stellar evolution

M. A. Barstow, S. L. Casewell+19 more|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 2014

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、ガイヤー宇宙ミッションが、画期的な天体測位、光度測定、分光測定データを提供することにより、白色矮星および星の進化の最終段階の研究をどのように変革するかを概説している。約40万個の白色矮星の高精度測定を通じて、詳細な星内部震動解析、二重星合体モデルの検証、特に二重白色矮星系および脈動白色矮星（DAV星）の検出を通じて、Ia型超新星の前身星に対する制約が可能になる。

ABSTRACT

This is the product of a Gaia GREAT workshop on "Gaia and the end states of stellar evolution" held at the University of Leicester in April 2011.

研究の動機と目的

• ガイヤーの高精度天体測位および光度測定を活用し、星の進化の最終段階、特に白色矮星を研究すること。
• 脈動白色矮星（DAV星、DBV星、PG 1159星）を特定・特徴付け、星内部震動解析を実施すること。
• 二重白色矮星（DWD）系の性質と進化を調査し、合体の結果やIa型超新星および短時間ガンマ線バーストとの関連を解明すること。
• プラトー（PLATO）のような将来的なミッションを支援するため、長期間にわたる光度測定に適した明るい白色矮星の標本を事前に選定すること。
• 正確な距離と明るさの決定を通じて、白色矮星の質量-半径関係、冷却年齢、内部構造の理解を深めること。

提案手法

• サブ・マイクロアーセコンドの精度で位置、パララックス、固有運動を測定するガイヤーの天体測位データを用い、白色矮星の距離と明るさを決定する。
• BPおよびRPの多バンド光度測定を応用し、白色矮星を分類し、変光の有無に基づいて脈動候補を特定する。
• RVS機器（R = 11,500、8470–8740 Å）による径方向速度測定を活用し、連星系を検出し、軌道パラメータを測定する。
• ガイヤーの高頻度・長期観測を組み合わせ、特にDAV星における脈動を検出し、特徴づける。
• モンテカルロシミュレーションを用いて、ガイヤーの感度と調査戦略に基づき、白色矮星（DAV星、DWD）の予想数と検出可能性を予測する。
• ガイヤーのデータと地上観測の追従分光測定・光度測定を統合し、プラトーのような将来的なミッションのターゲット選定を検証・精緻化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガイヤーは、脈動するDAV星、DBV星、PG 1159星を含め、何個の白色矮星を検出するか。また、そのうち何パーセントが星内部震動解析に利用可能となるか。
• RQ2 二重白色矮星系の空間密度はどの程度か。その性質は、Ia型超新星の合体結果と前身チャネルを制約するか。
• RQ3 ガイヤーのデータは、合体後の進化モデルを検証でき、DWD合体が質量を保存的に進むかどうかを特定できるか。
• RQ4 ガイヤーは、プラトーのような将来的な宇宙ミッションに適した明るい白色矮星ターゲットをどの程度特定できるか。
• RQ5 観測された白色矮星の性質（明るさ、温度、質量）は、理論的冷却モデルおよび質量-半径関係とどのように一致するか。

主な発見

• ガイヤーは、G ≈ V = 20まで約40万個の白色矮星を検出すると予想され、100 pc圏内の銀河平面白色矮星については完全性が保証される。
• ガイヤーの白色矮星サンプルの約3–4％がDAV脈動星であると予想され、その一部はガイヤーの光度測定で検出可能で、星内部震動解析が可能となる。
• ガイヤーは白色矮星の正確な距離と明るさを提供し、DAV不安定帯に近い対象を特定し、追従観測に適したターゲットとして特定可能となる。
• ミッションは二重白色矮星系の検出を可能とし、その合体がIa型超新星または短時間ガンマ線バーストを生成するかどうかを検証する可能性を有する。
• ガイヤーのデータは、プラトー・ミッションを支援するものであり、その観測領域に約70個のDAV星を特定可能とし、感度が0.5等級分向上すれば最大140個に達する可能性がある。
• ガイヤーの天体測位、光度測定、径方向速度の統合的利用により、星内部震動解析を通じて白色矮星の内部構造と進化の詳細な制約が可能となる。