[论文解读] New generation model atmospheres for chemically peculiar stars

O. Kochukhov, D. Shulyak|ArXiv.org|Nov 30, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 4

一句话总结

本文提出了一类用于化学特殊（CP）恒星的新一代模型大气，采用LLmodels代码考虑异常元素丰度、化学分层及磁场的影响。主要发现是，当将标准模型应用于CP恒星时，有效温度被低估约250 K，表面重力被低估约0.25 dex，这是由于特殊化学成分导致显著的消光系数变化，因此必须使用定制化模型才能准确测定恒星参数与元素丰度。

ABSTRACT

The atmospheric structure of chemically peculiar stars deviates from that of normal stars with similar fundamental parameters due to unusual chemistry, abundance inhomogeneities and the presence of strong magnetic field. These effects are not considered in the standard model atmospheres, possibly leading to large errors in the stellar parameter determination and abundance analysis. To tackle this problem we used the state-of-the-art opacity sampling model atmosphere code LLmodels to calculate comprehensive grid of new generation model atmospheres for magnetic CP stars. This grid covers the whole parameter space occupied by SrCrEu and Si-peculiar stars, taking into account characteristic temperature dependence of the chemical abundances. Here we present the first results of our model atmosphere calculations.

研究动机与目标

• 为解决标准模型大气在应用于化学特殊（CP）恒星时因异常元素丰度、化学分层及强磁场导致的不准确性。
• 构建一个覆盖SrCrEu型与Si-peculiar型恒星完整参数空间的模型大气综合网格。
• 量化特殊化学成分与磁场对CP恒星温度结构、通量分布及谱线形成的影响。
• 通过避免使用标准太阳组成模型带来的系统性偏差，提高有效温度与表面重力测定的准确性。

提出的方法

• 采用LLmodels 1D、LTE、静力平衡模型大气代码，对全线性吸收系数进行精确处理，不作简化近似。
• 使用有效温度范围为6500至18,000 K（步长250–500 K）与表面重力范围为3.25至4.5 dex（步长0.25 dex）的网格。
• 基于Ryabchikova（2005）的实测CP恒星成分，采用温度依赖的Ca、Si、Cr、Fe等元素的实测丰度表。
• 在log g = 4.0的选定模型中，应用Kochukhov等（2005）的磁场处理方法，设定5 kG磁场强度。
• 从VALD数据库获取原子谱线列表，以确保线性吸收系数计算的准确性。
• 在相同大气参数下，将Ap星模型与太阳组成模型进行比较，以隔离化学异常与磁场的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 与标准太阳组成模型相比，化学特殊恒星中的异常元素丰度如何改变模型大气的温度结构与通量分布？
• RQ2 与化学丰度效应相比，5 kG磁场在多大程度上影响CP恒星的大气结构？
• RQ3 当在具有特殊化学成分的CP恒星上应用标准模型时，有效温度与表面重力测定中会产生何种系统性偏差？
• RQ4 基于正常恒星的测光校准在应用于CP恒星时表现如何？需要进行何种修正？
• RQ5 与正常恒星相比，Ap星大气中的能量再分配如何影响绝对星等修正与测光颜色？

主要发现

• 与标准模型相比，CP恒星中的异常丰度导致深层大气温度升高200–400 K，而上层大气则冷却100–200 K。
• 与化学丰度异常的影响相比，5 kG磁场对大气结构的影响可忽略不计。
• 将标准太阳组成模型拟合到Ap星的氢线时，会导致有效温度低估约250 K，表面重力低估约0.25 dex。
• Ap星的模型通量显示，能量从紫外波段显著重新分配至可见光与红外波段，改变了其光谱能量分布。
• 由于大气消光系数与能量分布的差异，标准测光校准会使Ap星的有效温度高估300–500 K。
• Ap星与正常恒星的绝对星等修正系统性差异不超过0.1 mag，表明尽管修正量小，但在精确分析中仍需考虑其符号与大小。