[論文レビュー] AMBER/VLTI high spectral resolution observations of the Br$γ$ emitting region in HD 98922. A compact disc wind launched from the inner disc region

A. Caratti o Garatti, Л. В. Тамбовцева+10 more|Figshare|Aug 4, 2015

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 64被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、高スペクトル分解能を有するAMBER/VLTI干渉計測定（R = 12,000）を用いて、ヘルビッグBe星HD 98922のBrγ発光領域を解像し、内側円盤（0.1–1 AU）から駆動される、半開口角30°、質量損失率~2 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹のコンパクトで非対称な円盤風を特定した。観測されたV字型の微分位相と部分的に解像されたBrγ発光（89 m基準長での visibility = 0.8）は、磁気駆動による円盤風と非対称な連続スペクトル円盤モデルの組み合わせによって最もよく説明される。

ABSTRACT

We analyse the main physical parameters and the circumstellar environment of the young Herbig Be star HD 98922. We present AMBER/VLTI high spectral resolution (R =12000) interferometric observations across the Br$γ$ line, accompanied by UVES high-resolution spectroscopy and SINFONI-AO assisted near-infrared integral field spectroscopic data. To interpret our observations, we develop a magneto-centrifugally driven disc-wind model. Our analysis of the UVES spectrum shows that HD 98922 is a young (~5x10^5 yr) Herbig Be star (SpT=B9V), located at a distance of 440(+60-50) pc, with a mass accretion rate of ~9+/-3x10^(-7) M_sun yr^(-1). SINFONI K-band AO-assisted imaging shows a spatially resolved circumstellar disc-like region (~140 AU in diameter) with asymmetric brightness distribution. Our AMBER/VLTI UT observations indicate that the Br$γ$ emitting region (radius ~0.31+/-0.04 AU) is smaller than the continuum emitting region (inner dust radius ~0.7+/-0.2 AU), showing significant non-zero V-shaped differential phases (i.e. non S-shaped, as expected for a rotating disc). The value of the continuum-corrected pure Br$γ$ line visibility at the longest baseline (89 m) is ~0.8+/-0.1, i.e. the Br$γ$ emitting region is partially resolved. Our modelling suggests that the observed Br$γ$ line-emitting region mainly originates from a disc wind with a half opening angle of 30deg, and with a mass-loss rate of ~2x10(-7) M_sun yr^(-1). The observed V-shaped differential phases are reliably reproduced by combining a simple asymmetric continuum disc model with our Br$γ$ disc-wind model. The Br$γ$ emission of HD 98922 can be modelled with a disc wind that is able to approximately reproduce all interferometric observations if we assume that the intensity distribution of the dust continuum disc is asymmetric.

研究の動機と目的

• 高分解能角速度およびスペクトル分解能データを用いて、若いヘルビッグBe星HD 98922の物理的パラメータと周囲環境を同定すること。
• 内側円盤におけるBrγ発光領域の空間的スケールと運動学的構造を特定し、降着および噴出プロセスをトレースすること。
• 干渉測定観測量（微分位相、visiblity）に及ぼす円盤風と非対称連続スペクトル円盤の寄与を分離すること。
• 磁気駆動による円盤風モデルと非対称連続スペクトル円盤モデルを組み合わせ、観測された干渉測定シグネチャを再現するためのBrγ発光のモデリングを行うこと。

提案手法

• VLTのAMBER/VLTI装置を用いて、Brγ線の高スペクトル分解能（R = 12,000）干渉計測定を実施した。
• 星のパラメータと質量降着率を特定するため、UVESによる高分解能分光測定を補足的に行った。
• 近赤外積分場分光法（SINFONI-AO補助）を用いて、周囲円盤構造の空間的解像を達成した。
• 純粋な線分光可視度に幾何的フィッティング（ガウスおよびリングモデル）を適用し、Brγ発光領域のサイズを導出した。
• 半開口角30°、風の基部が0.1～1 AU、質量損失率2 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹の磁気駆動円盤風モデルを構築した。
• 円盤風モデルと単純な非対称連続スペクトル円盤モデルを組み合わせ、V字型の微分位相と非対称可視度を再現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 98922の内側円盤におけるBrγ発光領域の空間的スケールと形状は何か？
• RQ2 Brγ発光を支配する物理的メカニズム（降着、噴出、風）は何か？その運動学的構造はどのように規定されるか？
• RQ3 微分位相がS字型ではなくV字型であるのはなぜか？これは周囲環境の非対称性に何を示唆するか？
• RQ4 特定のパラメータ（開口角、質量損失率、半径範囲）を有する円盤風モデルが、観測された干渉測定観測量を再現できるか？
• RQ5 チルダー連続スペクトル円盤の非対称性は、Brγ線発光および干渉測定シグネチャの解釈にどのように影響を与えるか？

主な発見

• HD 98922は、年齢5 × 10⁵ yr、距離440 ± 50/60 pcの若い（B9V）ヘルビッグBe星であり、質量降着率は(9 ± 3) × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹である。
• SINFONI KバンドAO画像は、直径約140 AUの空間的解像された周囲円盤を明らかにしたが、その明るさ分布は非対称であり、NNE側がSSW側の約2.5倍明るい。
• Brγ発光領域のリングフィット半径は0.31 ± 0.04 AUであり、連続スペクトル発光領域（内側チルダー半径~0.7 ± 0.2 AU）よりも小さいため、局所的でコンパクトな発光源であることが示された。
• 最長基準長（89 m）における連続スペクトル補正済み純粋なBrγ線可視度は~0.8 ± 0.1であり、Brγ発光が空間的に拡張され、部分的に解像された領域から起因していることを確認した。
• 観測されたV字型微分位相とわずかに非対称な可視度は、磁気駆動円盤風（半開口角30°、質量損失率2 × 10⁻⁷ M☉ yr⁻¹）と非対称連続スペクトル円盤モデルの組み合わせによって最もよく再現された。
• Brγ線発光領域は主に、約0.1 AUから約1 AUまで延びる円盤風の基部に起因しており、内側円盤からの磁気駆動噴出メカニズムと整合的である。