[論文レビュー] Binary post-AGB stars as tracers of stellar evolution

H. Van Winckel|arXiv (Cornell University)|Sep 4, 2018

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、特徴的な近赤外発光を持つ二重星である後AGB星が、AGB段階の進化中に形成された安定したケプラーモナリックな円盤を有しており、その円盤が軌道力学および恒星進化に重要な役割を果たしていることを確立している。これらの円盤は、縮小されたプロト惑星系円盤のスケールアップ版であり、標準的な二重星進化モデルでは説明できない観測された軌道周期分布（100–2000日）を説明しており、共通エンvelopeの螺旋降下を防ぎ、軌道離心率を増幅させる役割を果たしていることが示唆される。

ABSTRACT

In this chapter the focus is on the properties of post-Asymptotic Giant Branch (post-AGB) stars in binary systems. Their Spectral Energy Distributions (SEDs) are very characteristic: they show a near-infrared excess, indicative of the presence of warm dust, while the central stars are too hot to be in a dust-production evolutionary phase. This allows for an efficient detection of binary post-AGB candidates. It is now well established that the near-infrared excess is produced by the inner rim of a stable dusty disc that surrounds the binary system. These discs are scaled-up versions of protoplanetary discs and form a second generation of stable Keplerian discs. They are likely formed during a binary interaction process when the primary was on ascending the AGB. I will summarise what we have learned from the observational properties of these post-AGB binaries. The impact of the creation, lifetime and evolution of the circumbinary discs on the evolution of the system are yet to be fully understood.

研究の動機と目的

• 円盤が後AGB二重星の軌道的進化および観測的性質に果たす役割を理解すること。
• 観測された軌道周期（100–2000日）と二重星進化モデルの予測との乖離を解消すること。
• 円盤の形成、存続期間、角運動量輸送が二重星系の進化に与える影響を調査すること。
• 円盤誘発の離心率増幅およびジェット形成が星雲形態に与える影響を評価すること。
• 径速度およびSEDデータを用いて、円盤質量、構造、進化に関する観測的制約を同定すること。

提案手法

• 近赤外発光を示す温かいダストを含む円盤を示すSEDの分析により、円盤内に存在する温かいダストを特定する。
• 中心星の長期的径速度モニタリングにより、軌道周期および離心率を決定する。
• ダストのサブリマシオン物理学が支配する静的円盤モデルを適用し、円盤の形態およびエネルギー的性質を再現する。
• 観測された軌道分布と、共通エンvelope（CE）および風降着チャネルを含む集団合成モデルを比較する。
• 多波長データを用いて、円盤の存在、構造、進化を評価し、GAIAパララックスおよび軌道運動からの制約を含む。
• 二重星と円盤の間の共鳴結合を調査し、離心率増幅効果をモデル化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ観測された後AGB二重星の軌道周期が100～2000日という範囲に集中しているのか、標準的な二重星進化モデルではうまく予測できないのはなぜか？
• RQ2 安定した円盤が形成され、後AGB進化中に持続する物理的メカニズムは何か？
• RQ3 円盤が軌道的進化、特に離心率増幅を通じてどのように影響を与えるのか？
• RQ4 円盤質量および存続期間が、後AGB二重星の最終的運命を決定づける役割を果たすのか？
• RQ5 円盤-SEDと反射星雲は、二重星相互作用およびジェット形成にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 円盤-SEDを示す後AGB二重星は、主に100～2000日という範囲の軌道周期を持つ二重星であり、これは標準的な二重星進化モデルではうまく予測できない。
• SEDにおける近赤外発光は、継続的なダスト生成によるものではなく、安定したケプラーモナリックな円盤内に存在する温かいダストに起因する。
• 円盤は、より大きなダストなし内半径（数AU）と高い光度/質量比を持つ、プロト惑星系円盤のスケールアップ版である。
• ダストサブリマシオン物理学に基づく静的円盤モデルは、これらの円盤の形態およびエネルギー的性質を正確に再現できており、若い星系のモデルよりも優れている。
• 二重星と円盤の間の共鳴結合は、軌道離心率を増幅させることができ、この現象が観測された高離心率を説明する。
• 円盤は共通エンvelopeの螺旋降下を防いでいる可能性が高く、小規模な軌道でもそのようなシステムが観測されていないことから、後AGB進化における安定化役割を果たしていると考えられる。