[论文解读] The Variable Wavelength Dependence of the Dipping event of KIC 8462852

Eva H. L. Bodman, Jason T. Wright+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2018

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究利用拉斯坎布雷斯天文台的多波段测光数据，分析了开普勒8462852星在2017年变暗事件（即“艾尔西凹陷家族”）的波长依赖性变化。研究发现，波长依赖性随时间变化，表明尘埃在大小和/或成分上具有异质性，遮挡尘埃颗粒可能小于0.5 μm，与新形成的、光学薄的尘埃一致；而长期变暗则表现出向灰暗 extinction 过渡的趋势。

ABSTRACT

First observed with the Kepler mission, KIC 8462852 undergoes unexplained dimming events, "dips," on the timescale of days which were again observed from the ground from May to December 2017. Monitored with multi-band photometry by the Los Cumbres Observatory, all four dips of the "Elsie dip family" display clear wavelength dependence. We measure how the wavelength dependence changes over the whole dimming event, including the dimming between the dips and the brightening event (the `blip') which occurs after the dips. We find that a single wavelength dependence does not fit the entire light curve and the dimming occurring between the dips is non-gray and varies in time. Because of the non-gray dimming between the dips, we measure the wavelength dependence of the dips separately and without the extra depth from this dimming. Such measurements yield a different estimate of the wavelength dependence the wavelength dependence of the dips but remains consistent with the previous measurement except for Elsie (the first dip), which is surrounded by dimming with strong wavelength dependence. We find the range of the wavelength dependence variation of the entire 2017 light curve is consistent with optically-thin dust with an average radius of $r<1\,μ$m and the dust causing just the dips being $r<0.5\,μ$m. Since the dependence is time-dependent, the dust occulting the star must be heterogeneous in size, composition, or both and the distributions of these properties along the line of sight must change over time.

研究动机与目标

• 研究开普勒8462852星2017年变暗事件的波长依赖性如何随时间变化。
• 区分短期凹陷与长期长期变暗对观测颜色变化的贡献。
• 在去除长期变暗影响后，测量各个凹陷（艾尔西、塞莱斯特、斯卡拉布雷、安戈尔）的波长依赖性。
• 基于测量到的波长依赖性，假设不同成分，估算遮挡尘埃的颗粒大小。
• 评估观测到的变暗是否与原恒星尘埃一致，或是否与其他机制（如星际消光）相符。

提出的方法

• 在2017年凹陷事件期间，利用拉斯坎布雷斯天文台全球网络在多个光学波段（B、r′、i′）收集了多波段测光数据。
• 将光变曲线分解为单个凹陷与长期变暗分量，以分离各分量的波长依赖性。
• 计算不同波段之间的深度比值（如B/i′、r′/i′），以量化每个凹陷的波长依赖性，包括考虑与不考虑长期变暗的情况。
• 假设为光学薄尘埃消光，对各种成分（如碳、硅酸盐、冰）建模波长依赖性，并估算颗粒大小。
• 在拟合过程中传播统计不确定性，以评估颗粒大小估算的置信度。
• 将结果与Boyajian等人（2018年）及Deeg等人（2018年）的先前测量结果进行比较，尤其针对艾尔西凹陷。

实验结果

研究问题

• RQ1 开普勒8462852星的凹陷在2017年变暗事件期间，其波长依赖性如何随时间变化？
• RQ2 长期变暗在多大程度上影响了对单个凹陷波长依赖性的测量？
• RQ3 哪些颗粒大小与成分与观测到的凹陷和长期变暗的波长依赖性一致？
• RQ4 凹陷的波长依赖性是否与光学薄尘埃一致？是否支持原恒星起源？
• RQ5 当从分析中排除长期变暗后，结果与先前测量结果相比如何？

主要发现

• 2017年凹陷家族的波长依赖性具有时间可变性，表明视线方向或随时间变化的尘埃特性。
• 长期变暗表现出从艾尔西凹陷附近强波长依赖性（非灰）向随时间趋于灰暗行为的转变，表明颗粒尺寸可能变大。
• 在去除长期变暗后，凹陷的深度比值（如艾尔西的B/i′ = 1.665，r′/i′ = 1.292）与先前测量结果更一致，表明颗粒尺寸小于1 μm。
• 造成凹陷的遮挡尘埃与颗粒小于0.5 μm一致，而长期变暗可能涉及更大颗粒，尽管不确定性较大。
• 导致凹陷的尘埃很可能是新形成的，因为若为亚微米颗粒，将被F型恒星的辐射压吹出。
• 安戈尔事件后的长期变暗与灰暗消光一致（暗示颗粒较大），但不确定性较大，仍不能排除存在不同尘埃群体的可能性。