[论文解读] Abundance analysis of targets for the COROT / MONS asteroseismology missions II. Abundance analysis of the COROT main targets

H. Bruntt, I. Bikmaev+14 more|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 2004

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 54

一句话总结

本研究利用高分辨率光谱和三种独立的分析方法，对九颗选为COROT日震学任务主要目标的明亮F型和G型恒星进行了详细的丰度分析。主要贡献在于，对恒星大气参数（Teff, log g, [Fe/H]）的精确测定达到70–100 K、0.1–0.2 dex和0.1 dex的精度，适用于慢速自转恒星，且不同方法间结果一致，与外部数据高度吻合，从而为基于空间的日震学建模提供了改进的靶星表征。

ABSTRACT

One of the goals of the ground-based support program for the COROT and Roemer satellite missions is to characterize suitable target stars for the part of the missions dedicated to asteroseismology. We present the detailed abundance analysis of nine of the potential COROT main targets using the semi-automatic software VWA. For two additional COROT targets we could not perform the analysis due to the high rotational velocity of these stars. For five stars with low rotational velocity we have also performed abundance analysis by a classical equivalent width method in order to test the reliability of the VWA software. The agreement between the different methods is good. We find that it is necessary to measure abundances extracted from each line relative to the abundances found from a spectrum of the Sun in order to remove systematic errors. We have constrained the global atmospheric parameters Teff, log g, and [Fe/H] to within 70-100 K, 0.1-0.2 dex, and 0.1 dex for five stars which are slow rotators (v sin i < 15 km/s). For most of the stars stars we find good agreement with the parameters found from line depth ratios, H-alpha lines, Strömgren indices, previous spectroscopic studies, and also log g determined from the HIPPARCOS parallaxes. For the fast rotators v sin i > 60 km/s it is not possible to constrain the atmospheric parameters.

研究动机与目标

• 通过精确测定大气参数和元素丰度，提升对COROT和MONS日震学任务候选目标恒星的表征。
• 通过与经典等效宽度方法对比，评估半自动VWA软件在丰度分析中的可靠性。
• 通过多条光谱线的丰度一致性及外部数据源，约束恒星参数（Teff, log g, [Fe/H]）。
• 识别并校正丰度测定中的系统误差，特别是对具有复杂超精细结构的元素（如Mn）的影响。
• 评估恒星自转对参数测定可靠性的影响，尤其针对快速自转恒星（vsini > 60 km s⁻¹）的情况。

提出的方法

• 使用位于上普罗旺斯天文台的1.93米望远镜上的ELODIE光谱仪获取高分辨率光谱，波段覆盖3800–6800 Å，分辨率R = 45,000。
• 采用三种独立的丰度分析方法：半自动VWA软件、经典等效宽度分析和合成谱拟合。
• 通过最小化丰度随激发能的变化趋势并减小谱线间散射，利用一维局部热动平衡（LTE）模型大气网格确定大气参数。
• 丰度以Grevesse & Sauval（1998）的太阳值为参考，通过与太阳光谱比较去除系统误差。
• 利用斯特罗姆格伦光度测量、Hα线、线深比和Hipparcos视差验证参数约束。
• 通过比较不同方法的结果并识别VALD数据库中Mn的超精细结构数据不完整等问题，调查系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 与经典等效宽度方法相比，VWA软件在F型和G型恒星中测定元素丰度的精度如何？
• RQ2 不同观测技术（如光度测量、线深比和Hipparcos视差）得出的恒星大气参数（Teff, log g, [Fe/H]）在多大程度上一致？
• RQ3 恒星自转对丰度和参数测定可靠性的影响如何，特别是对快速自转恒星（vsini > 60 km s⁻¹）的影响？
• RQ4 系统误差（如VALD数据库中Mn的超精细结构数据不完整）如何影响丰度测定，特别是对Mn的影响？
• RQ5 多种元素丰度模式的一致性能否排除COROT目标中存在化学异常恒星的可能性？

主要发现

• 对于五颗慢速自转恒星（vsini < 15 km s⁻¹），大气参数的约束精度达到T_eff ±70–100 K，log g ±0.1–0.2 dex，[Fe/H] ±0.1 dex。
• 三种丰度分析方法（VWA、等效宽度和合成谱拟合）结果高度一致，验证了VWA软件在这些目标中的可靠性。
• 未发现化学异常恒星的证据，因为各元素的丰度模式均未显示显著异常。
• 对于Mn，由于VALD数据库中超精细结构数据不完整，观测到系统性低估，表明需要改进原子数据。
• 对于快速自转恒星（vsini > 60 km s⁻¹），如HD 46304和HD 174866，由于谱线重叠，无法进行丰度分析，且参数约束不可靠（T_eff不确定度±200 K，log g不确定度±0.5 dex）。
• 慢速自转恒星的金属量[Fe/H]测定精度为0.10 dex，快速自转恒星为0.20 dex，包含模型假设和太阳丰度零点的不确定性。