[论文解读] The MSST Campaign: II.Effective temperature and gravity variations in the multi-periodic pulsating subdwarf B star PG1605+072

A. Tillich, U. Heber+3 more|ArXiv.org|Jul 5, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 12

一句话总结

本研究通过时间分辨光谱法分析脉动亚矮B型星PG1605+072，测量了20个脉动模态的表面有效温度和表面重力变化。基于约9,000组光谱的定量光谱分析发现，温度与重力变化几乎同相，振幅范围为ΔT_eff = 88 K至880 K，Δlog g = 0.008至0.08 dex，为快速旋转恒星的星震模态识别提供了关键约束。

ABSTRACT

Stellar oscillations are an important tool to probe the interior of a star. Subdwarf B stars are core helium burning objects, but their formation is poorly understood as neither single star nor binary evolution can fully explain their observed properties. Since 1997 an increasing number of sdB stars has been found to pulsate forming two classes of stars (the V361 Hya and V1093 Her stars). We focus on the bright V 361 Hya star PG1605+072 to characterize its frequency spectrum. While most previous studies relied on light variations, we have measured radial velocity variations for as much as 20 modes. In this paper we aim at characterizing the modes from atmospheric parameter and radial velocity variations. Time resolved spectroscopy ($\approx$9000 spectra) has been carried out to detect line profile variations from which variations of the effective temperature and gravity are extracted by means of a quantitative spectral analysis. We measured variations of effective temperatures and gravities for eight modes with semi-amplitudes ranging from $ΔT_{ m{eff}}=880$ K to as small as 88 K and $Δ\log{g}$ of 0.08 dex to as low as 0.008 dex. Gravity and temperature vary almost in phase, whereas phase lags are found between temperature and radial velocity. This profound analysis of a unique data set serves as sound basis for the next step towards an identification of pulsation modes. As rotation may play an important role the modelling of pulsation modes is challenging but feasible.

研究动机与目标

• 利用大气参数变化表征多周期亚矮B型星PG1605+072的脉动模态。
• 从时间序列光谱中测定有效温度与表面重力的变化，补充先前的光度与径向速度数据。
• 为星震建模提供观测约束，特别是针对可能快速旋转的恒星中脉动模态的识别。
• 评估脉动运动对轮廓线形变化的影响及其对推导大气参数的影响。
• 通过提供T_eff与log g变化的精确振幅与相位测量，为未来非绝热旋转脉动建模奠定基础。

提出的方法

• 利用Bok望远镜、北欧光学望远镜及ESO设施获取PG1605+072的约9,000组高分辨率时间分辨光谱。
• 采用模型大气网格进行定量光谱分析，从轮廓线形变化中提取随时间变化的有效温度与表面重力。
• 测量最多20个脉动模态的径向速度变化，并将其与T_eff和log g变化相关联。
• 比较径向速度、温度与重力变化之间的相位滞后，以推断模态几何结构与脉动动力学。
• 以BRUCE代码（Townsend 1997）为基础，为未来旋转恒星中非径向脉动的建模提供支持。
• 从径向速度振幅计算脉动加速度与半径变化，以验证重力变化预测。

实验结果

研究问题

• RQ1 在脉动亚矮B型星PG1605+072中，有效温度与表面重力变化的振幅与相位分别是多少？
• RQ2 温度与重力变化如何与多个脉动模态的径向速度变化相关联？
• RQ3 脉动运动在多大程度上导致轮廓线形变化，这对推导的大气参数有何影响？
• RQ4 观测到的T_eff与log g变化能否由径向或非径向脉动模态解释，尤其是在存在旋转的情况下？
• RQ5 观测到的变化如何约束PG1605+072的脉动模态识别与未来星震建模？

主要发现

• 测得八个脉动模态的有效温度变化，振幅范围为ΔT_eff = 88 K至880 K。
• 在相同八个模态中检测到表面重力变化，振幅范围为Δlog g = 0.008 dex至0.08 dex。
• 发现温度与重力变化几乎同相，二者之间相位滞后为+0.04个周期。
• 在有效温度与径向速度变化之间测得显著的+0.29个周期相位滞后。
• 脉动加速度（0.292 km s⁻²）被确定为重力变化的主要贡献者，解释了0.072 dex的观测Δlog g，与实测的0.078 dex非常接近。
• 主导模态f1的径向速度振幅从1999年的2.4 km s⁻¹增至2002年的15.4 km s⁻¹，与后期更大的T_eff和log g变化相关。