現代の衛星観測における赤色巨星の星震学

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13F03316
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 柴橋 博資 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30126081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BENOMAR Othman 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 星震学 / 恒星 / 自転 / 波動 / 角運動量輸送

Outline of Annual Research Achievements

恒星の自転は、遠心力を介して恒星の内部構造と進化に影響を与え、また、恒星の磁場活動などの諸活動の源泉にもなっていると考えられている。しかしながら、恒星内部を直接観測することができないため、実証的な研究ではあり得なかった。この状況は、ケプラー衛星やコロー衛星による、地上からの観測では成し遂げられない、長期に亘る、且つ、信号雑音比が著しく高い、恒星の脈動の観測によって、大きく変わろうとしている。
恒星の自転は、球対称からはずれた非動径脈動において、脈動の球対称からのずれ方によって振動数に差を生じさせる。この振動数の差は、恒星内部の自転に大きく依存している。そこで脈動を高精度に解析をすることによって、内部の自転の程度を知ることができる。その結果、赤色巨星段階では、内部深くでは表層に比べて、自転角速度が５ないし10倍ほど速く自転していることが分かってきた。これは予想に比べて内部自転が遅く、赤色巨星前段階で何らかの角運動量輸送が理論予想よりも効率よく働いていることを意味している。
本研究では、主系列段階の星の脈動を解析して恒星内部の自転角速度を求め、それぞれの星の吸収線分光スペクトルの解析から求めた表面回転角速度を比較することによって、主系列段階の星では、内部自転はほぼ一様に近いことを明らかにした。これは、恒星内部での角運動量輸送が主系列段階で既に極めて効率よく働いていることを意味しており、恒星の自転史の研究に大きな波紋を投げるものである。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画では、サンプル数を増やすことを目的とした脈動の解析の予定であったが、主系列段階の恒星の内部自転と表面自転を比較するという新たな研究を発展させることに成功した。これは、こういった分野の最新の発展と言ってよく、刺激的な波紋を呼んでいる。

Strategy for Future Research Activity

動径方向の自転の非一様性の程度を明らかにしたが、緯度方向の自転の非一様性を明らかにすることもできると考えている。またマクロ乱流の程度も観測から実証的に明らかにできる可能性があり、そういった新たな研究を推進して行きたい。

Research Products

• [Journal Article] Global analysis of KOI-977: spectroscopy, asteroseismology, and phase-curve analysis (2015)
  • Author(s): Hirano, T., Masuda, K., Sato, B., Benomar, O., Takeda, Y. et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 799 Pages: id9, 11pp
  • DOI: 10.1088/0004-637X/799/1/9
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Asteroseismic inference on rotation, gyrochronology and planetary system dynamics of 16 Cygni (2015)
  • Author(s): Davies, G.R., Chaplin, W.J., Farr, W.M., Garcia, R.A.,Lund, M.N. et al.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 446 Pages: 2959-2966
  • DOI: 10.1093/mnras/stu2331
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seismic constraints on the radial dependence of the internal rotation profile of six Kepler subgiants and young red giants (2014)
  • Author(s): Deheuvels, S., Dogan, G., Goupil, M.-J., Appourchaux, T., Benomar, O. et al.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 564 Pages: A27, 24pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322779
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seismic analysis of HD43587Aa, a solar-like oscillator in a multiple system (2014)
  • Author(s): Boumier, P., Benomar, O., Baudin, F., Verner, G., Appourchaux, T. et al.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 564 Pages: A34, 10pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201322478
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oscillation mode linewidth and heights of 23 main-sequencestars observed by Kepler (2014)
  • Author(s): Appourchaux, T., Antia, H.M., Benomar, O., Campante, T.L., Davies, G.R. et al.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 566 Pages: A20, 35pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201323317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties of 42 solar-type Kepler targets from the Asteroseismic Modeling Portal (2014)
  • Author(s): Metcalfe, T.S., Creevey, O.L., Dogan, G., Mathur, S., Xu, H. et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Volume: 214 Pages: id.27, 13pp
  • DOI: 10.1088/0067-0049/214/2/27
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Determination of three-dimensional spin-orbit angle with joint analysis of asteroseismology, transit lightcurve,and the Rossiter-McLaughlin effect: cases of HAT-P-7 and Kepler-25 (2014)
  • Author(s): Benomar, O., Masuda, K., Shibahashi, H., Suto, Y.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Pages: id94, 21pp
  • DOI: 10.1093/pasj/pau069
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mixed modes in red giants: a window on stellar evolution (2014)
  • Author(s): Mosser, B.,Benomar, O., Belkacem, K., Goupil, M.-J., Lagarde, N. et al.
  • Journal Title: Astronomy and Astrophysics Volume: 572 Pages: L5, 5pp
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201425039
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Asteroseismology of solar-like pulsators: determination of the stellar spin axis angle for HAT-P-7 and Kepler-25 and implications for their exoplanets (2014)
  • Author(s): Benomar, O.
  • Organizer: 日本天文学会2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Three dimensional spin-orbit determination: joint analysis by asteroseismology, transit lightcurve and Rossiter-McLaughlin effect (2014)
  • Author(s): Benomar, O.
  • Organizer: CoRoT Symposium 3, Kepler KASC-7 joint meeting
  • Place of Presentation: Toulouse, France
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11