[论文解读] Tests of stellar model atmospheres by optical interferometry III: NPOI and VINCI interferometry of the M0 giant gamma Sge covering 0.5 - 2.2 microns

M. Wittkowski, C. A. Hummel+2 more|ArXiv.org|Oct 5, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 37被引用 16

一句话总结

本研究利用γ Sagittae的光学与近红外干涉测量，检验了恒星模型大气。结合NPOI（526–852 nm）与VLTI/VINCI（2.19 μm）的数据，球面对称的PHOENIX模型在两个波段均给出了6.06 ± 0.02 mas的一致Rosseland角直径，对应线性半径55 ± 4 R☉与有效温度3805 ± 55 K，验证了从光学到近红外波段的模型可靠性，并证实了不同设施间干涉校准的一致性。

ABSTRACT

Aims: We present a comparison of the visual and NIR intensity profile of the M0 giant gamma Sagittae to plane-parallel ATLAS 9 as well as to plane-parallel & spherical PHOENIX model atmospheres. Methods: We use previously described visual interferometric data obtained with the NPOI in July 2000. We apply the recently developed technique of coherent integration, and thereby obtain visibility data of more spectral channels and with higher precision than before. In addition, we employ new measurements of the K-band diameter of gamma Sagittae obtained with the instrument VINCI at the VLTI in 2002. Results: The spherical PHOENIX model leads to a precise definition of the Rosseland angular diameter and a consistent high-precision diameter value for our NPOI and VLTI/VINCI data sets of Theta_Ross=6.06 pm 0.02 mas, with the Hipparcos parallax corresponding to R_Ross=55 pm 4 R_sun, and with the bolometric flux corresponding to an effective temperature T_eff=3805 pm 55 K. Our visual visibility data close to the first minimum and in the second lobe constrain the limb-darkening effect and are generally consistent with the model atmosphere predictions. The visual closure phases exhibit a smooth transition between 0 and pi. Conclusions: The agreement between the NPOI and VINCI diameter values increases the confidence in the model atmosphere predictions from optical to NIR wavelengths as well as in the calibration and accuracy of both interferometric facilities. The consistent night-by-night diameter values of VINCI give additional confidence in the given uncertainties. The closure phases suggest a slight deviation from circular symmetry, which may be due to surface features, an asymmetric extended layer, or a faint unknown companion.

研究动机与目标

• 利用γ Sagittae的高精度干涉测量，检验理论恒星模型大气的准确性。
• 确定光学（NPOI）与近红外（VLTI/VINCI）波段角直径测量的一致性。
• 评估模型几何结构（平面平行与球面对称）对推导恒星参数的影响。
• 通过逐夜数据对比，评估干涉校准与测量精度的可靠性。

提出的方法

• 利用相干积分技术，在526–852 nm波段获取美国海军原型光学干涉仪（NPOI）的高精度可见度数据。
• 利用欧洲南方天文台甚大望远镜干涉仪（VLTI）上的VINCI仪器，获取新的近红外K波段（2.19 μm）可见度数据。
• 将观测到的可见度与闭合相位数据与平面平行及球面对称的PHOENIX与ATLAS 9模型大气的预测进行比较。
• 基于先前的恒星数据，预先固定模型参数（T_eff, log g, M），以隔离几何结构与大气结构的影响。
• 使用Rosseland光学深度定义相对于最外层模型层的恒星半径，优先采用球面对称几何结构以提高精度。
• 通过多晚观测数据的一致性检查，验证测量不确定性和校准稳定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 球面对称的PHOENIX模型大气是否能对γ Sagittae的光学与近红外可见度数据提供一致且精确的拟合？
• RQ2 当使用相同模型大气时，NPOI（光学）与VLTI/VINCI（近红外）数据所推导的角直径如何比较？
• RQ3 模型几何结构（球面对称与平面平行）在多大程度上影响推导出的恒星半径与角直径？
• RQ4 闭合相位揭示了恒星亮度分布偏离圆形对称性的何种信息？
• RQ5 基于逐夜一致性，NPOI与VLTI/VINCI设施的校准不确定性有多可靠？

主要发现

• 球面对称的PHOENIX模型在NPOI与VLTI/VINCI数据中均给出一致的Rosseland角直径6.06 ± 0.02 mas，证实了该模型在光学与近红外波段的可靠性。
• 推导出的线性半径为R_Ross = 55 ± 4 R☉，其不确定性主要由Hipparcos视差（π = 11.90 ± 0.71 mas）决定。
• 有效温度被约束为T_eff = 3805 ± 55 K，主要误差源为总辐射通量的不确定性，而非干涉测量精度。
• VINCI数据的逐夜一致性支持了所报告校准不确定性和测量精度的可靠性。
• 闭合相位从0平滑过渡至π，表明可能存在轻微偏离圆形对称性，可能源于表面不均匀性、非对称分子层或存在一颗暗淡伴星。
• 球面对称模型比平面平行模型更精确地定义了Rosseland半径，后者在可见光波段可能将直径高估最多达1.5%。