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脈動白色矮星

脈動白色矮星（みゃくどうはくしょくわいせい、英: Pulsating white dwarf）とは非動径脈動により光度が変化する白色矮星である。後述するいくつかのタイプに分類される。2012年5月には超低質量(ELM)なものが初めて報告された[1]。

振動周期は数百秒から数千秒となっており、光度の振幅は1％から30％と小さい。脈動白色矮星の観測によって白色矮星内部の星震学的知見がもたらされている[2]。

脈動白色矮星の分類

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DAV

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水素の吸収線を持つタイプでZZ Cetiとも分類される[3], pp. 891, 895。

初期の計算によれば白色矮星は10秒周期で変光すると見られていた。しかし1960年代の探索においてこのような変光星が観測されることはなかった[3], § 7.1.1;[4]。最初の発見は1965年と1966年に見つかったおうし座V411星である。Arlo U. Landoltは約12.5分周期で変光することを観測した。[5] 予測されたよりも長い変光周期の理由は、他の脈動白色矮星と同様に非動径脈動によってもたらされていた[3], § 7.。1970年、おうし座V411星と同じタイプの変光する白色矮星くじら座ZZ星が見つかった[6]これらの天体は30秒から25分の周期を持ち、約11,100-12,500Kという比較的幅の狭い有効温度を持つ[7]。くじら座ZZ型星が持つ脈動の変動率を調べることで、DA型白色矮星の冷却期間を調べることができ、それは銀河円盤の年齢を調べることにもつながる[8]。

DBV

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ヘリウムの吸収線を持つタイプでV777 Herとも分類される[9], p. 3525。

1982年、D. E. Wingetと共同研究者は計算結果から、表面温度がおよそ19,000KのDB型白色矮星は脈動しているだろうと提唱した[10], p. L67.。 Wingetはそのような天体を探し、GD358を発見した[11]。これは観測による分類の前に予測した初めてのケースであった[12], p. 89.。1985年、この天体はヘルクレス座V777星と分類された[13]; [9], p. 3525。これらの天体の有効温度は約25,000Kである[3], p. 895.。

GW Vir

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ヘリウム、炭素、酸素の吸収線を持つタイプである。GW VirはさらにDOVとPNNVに分類されることがある[14], §1.1, 1.2;[15]。また厳密に言えば白色矮星ではなく白色矮星に遷移途上の天体である[14], § 1.1;[16]。

GW VirのプロトタイプはPG1159型星のプロトタイプでもあるおとめ座GW星である[14], §1.1.。1979年に変光が観測された[17]。 GW Virと分類されたのは1985年である[13]。 有効温度は75,000Kから200,000Kと高い。これは表面重力の低さに関係があるのかもしれない （log g ≤ 6.5）[14], Table 1。冷えてやがてDO型白色矮星になると考えられている[14], § 1.1.。

脈動周期はおよそ300秒から5,000秒である[14], Table 1。GW Virの脈動励起メカニズムについて1980年代に研究され始めたが[18]、20年ほど経ってもなお不明な点が残されていた[19]。当初、励起は光球の下層にあるイオン化された炭素と酸素のκ-機構(en:Kappa mechanism)で引き起こされると考えられていた。しかしヘリウムが存在するとこの機構は機能しなくなると考えられていた。しかしながら現在ヘリウムの存在下であっても不安定になることが示されている[20], §1.。

DQV

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炭素吸収線を持つタイプである[21]。

Patrick Dufour、James Liebertとその研究者により明らかにされた新しいタイプである[22]。理論上では、大気が部分的にイオン化されている温度で脈動していると思われる。マクドナルド天文台はSDSS J142625.71+575218.3がこのタイプの天体であると主張している。これが正しければ初めてのDQV天体となる。白色矮星の連星系が炭素や酸素を含む降着円盤を形成することによって可能となる[21]。

関連項目

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脚注

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  1. ^ SDSS J184037.78+642312.3: The First Pulsating Extremely Low Mass White Dwarf, J.J. Hermes et al., The Astrophysical Journal Letters, 750 (May 2012), p. L28
  2. ^ Asteroseismology of white dwarf stars, D. E. Winget, Journal of Physics: Condensed Matter 10, #49 (December 14, 1998), pp. 11247–11261. DOI 10.1088/0953-8984/10/49/014.
  3. ^ a b c d Physics of white dwarf stars, D. Koester and G. Chanmugam, Reports on Progress in Physics 53 (1990), pp. 837–915.
  4. ^ Ultrashort-Period Stellar Oscillations. I. Results from White Dwarfs, Old Novae, Central Stars of Planetary Nebulae, 3C 273, and Scorpius XR-1, George M. Lawrence, Jeremiah P. Ostriker, and James E. Hesser, Astrophysical Journal 148, #3 (June 1967), pp. L161–L163.
  5. ^ A New Short-Period Blue Variable, Arlo U. Landolt, Astrophysical Journal 153, #1 (July 1968), pp. 151–164.
  6. ^ High-Frequency Stellar Oscillations. VI. R548, a Periodically Variable White Dwarf, Barry M. Lasker and James E. Hesser, Astrophysical Journal 163 (February 1971), pp. L89–L93.
  7. ^ Bergeron, P.; Fontaine, G. “On the Purity of the ZZ Ceti Instability Strip: Discovery of More Pulsating DA White Dwarfs on the Basis of Optical Spectroscopy”. The Astrophysical Journal. 2007年6月6日閲覧。
  8. ^ Kepler, S.O.; G. Vauclair, R. E. Nather, D. E. Winget, and E. L. Robinson (1989年). “G117-B15A - How is it evolving?”. White dwarfs; Proceedings of IAU Colloquium 114th, Hanover, NH, Aug. 15-19, 1988 (A90-32719 13-90). Berlin and New York: Springer-Verlag. 2007年6月7日閲覧。
  9. ^ a b White dwarfs, Gilles Fontaine and François Wesemael, in Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, ed. Paul Murdin, Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing and London, New York and Tokyo: Nature Publishing Group, 2001. ISBN 0-333-75088-8.
  10. ^ Hydrogen-driving and the blue edge of compositionally stratified ZZ Ceti star models, D. E. Winget, H. M. van Horn, M. Tassoul, G. Fontaine, C. J. Hansen, and B. W. Carroll, Astrophysical Journal 252 (January 15, 1982), pp. L65–L68.
  11. ^ Photometric observations of GD 358: DB white dwarfs do pulsate, D. E. Winget, E. L. Robinson, R. D. Nather, and G. Fontaine, Astrophysical Journal 262 (November 1, 1982), pp. L11–L15.
  12. ^ White Dwarf Stars, Steven D. Kawaler, in Stellar remnants, S. D. Kawaler, I. Novikov, and G. Srinivasan, edited by Georges Meynet and Daniel Schaerer, Berlin: Springer, 1997. Lecture notes for Saas-Fee advanced course number 25. ISBN 3-540-61520-2.
  13. ^ a b The 67th Name-List of Variable Stars, P. N. Kholopov, N. N. Samus, E. V. Kazarovets, and N. B. Perova, Information Bulletin on Variable Stars, #2681, March 8, 1985.
  14. ^ a b c d e f Mapping the Instability Domains of GW Vir Stars in the Effective Temperature-Surface Gravity Diagram, Quirion, P.-O., Fontaine, G., Brassard, P., Astrophysical Journal Supplement Series 171 (2007), pp. 219–248.
  15. ^ §1, Detection of non-radial g-mode pulsations in the newly discovered PG 1159 star HE 1429-1209, T. Nagel and K. Werner, Astronomy and Astrophysics 426 (2004), pp. L45–L48.
  16. ^ The Extent and Cause of the Pre-White Dwarf Instability Strip, M. S. O'Brien, Astrophysical Journal 532, #2 (April 2000), pp. 1078–1088.
  17. ^ PG1159-035: A new, hot, non-DA pulsating degenerate, J. T. McGraw, S. G. Starrfield, J. Liebert, and R. F. Green, pp. 377–381 in White Dwarfs and Variable Degenerate Stars, IAU Colloquium #53, ed. H. M. van Horn and V. Weidemann, Rochester: University of Rochester Press, 1979.
  18. ^ A Pulsation Mechanism for GW Virginis Variables, Arthur N. Cox, Astrophysical Journal 585, #2 (March 2003), pp. 975–982.
  19. ^ An Instability Mechanism for GW Vir Variables, A. N. Cox, p. 786, American Astronomical Society, 200th AAS Meeting, #85.07, in Bulletin of the American Astronomical Society 34 (May 2002).
  20. ^ New nonadiabatic pulsation computations on full PG 1159 evolutionary models: the theoretical GW Virginis instability strip revisited, A. H. Córsico, L. G. Althaus, and M. M. Miller Bertolami, Astronomy and Astrophysics 458, #1 (October 2006), pp. 259–267.
  21. ^ a b SDSS J142625.71+575218.3: A Prototype for a New Class of Variable White Dwarf, M. H. Montgomery et al., Astrophysical Journal 678, #1 (May 2008), pp. L51–L54, Bibcode: 2008ApJ...678L..51M , doi:10.1086/588286
  22. ^ White dwarf stars with carbon atmospheres, Patrick Dufour, James Liebert, G. Fontaine, and N. Behara, Nature 450, #7169 (November 2007), pp. 522–524, Bibcode: 2007Natur.450..522D , doi:10.1038/nature06318

外部リンク

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