[論文レビュー] Bright OB stars in the Galaxy IV. Stellar and wind parameters of early to late B supergiants

N. Markova, J. Puls|ArXiv.org|Nov 7, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 69被引用数 100

ひとこと要約

本研究では、11個の銀河系B超巨星（B0からB9）の星および風のパラメータを決定するためにNLTE大気コードFASTWINDを用い、ラインおよび風ブランケット効果により、効果的温度スケールが10–20%下方修正される必要があることが明らかになった。主な発見は、二重安定領域において質量放出率（$ \dot{M}$）が0.4–2.5の要因でしか変化しないのに対し、理論的予測では$v_\infty$が減少するのを補うために$ \dot{M}$が増加するとされていることと矛盾している。

ABSTRACT

We apply the NLTE atmosphere code FASTWIND to perform a spectroscopic study of a small sample of Galactic B-supergiants from B0 to B9. By means of the resulting data and incorporating additional datasets from alternative studies, we investigate the properties of OB-supergiants and compare our findings with theoretical predictions. As a result we find that due to the combined effects of line- and wind-blanketing, the temperature scale of Galactic B-supergiants needs to be revised downwards, by 10 to 20 percent, the latter value being appropriate for stronger winds. In fair accordance with recent results, our sample furthermore indicates a gradual decrease in wind terminal velocities over the bi-stability region, where the limits of this region are located at lower temperatures than the predicted ones. Introducing a distance-independent quantity Q' related to wind-strength, we also show that this quantity is a well defined, monotonically increasing function of Teff outside this region. Inside and from hot to cool, the mass loss rate changes by a factor (in between 0.4 and 2.5) which is (much) smaller than the predicted factor of 5. All this indicates that the decrease in wind terminal velocity over the bi-stability region is not over-compensated by an increase of mass loss rate, as frequently argued (provided the wind-clumping properties on both sides of this region do not differ substantially).

研究の動機と目的

• 初期から晩期のスペクトル型（B0からB9）を有する銀河系B超巨星のサンプルについて、信頼性の高い星および風のパラメータを決定すること。
• ラインおよび風ブランケット効果がB超巨星の効果的温度スケールに与える影響を調査すること。
• 観測されたスペクトルデータと理論的予測（例：$v_\infty$、$\dot{M}$）を照合して、風の性質を検証すること。
• 二重安定領域における新しい距離に依存しない風強度パラメータ$Q'$の挙動を検討すること。
• 風クラッキングおよびマクロ乱流が、観測されたラインプロファイルおよび風診断の解釈に与える影響を評価すること。

提案手法

• 観測されたB超巨星の星のスペクトルラインプロファイルを合成するために、NLTE大気コードFASTWINDを用いた。
• 合成プロファイルとのラインプロファイルフィッティングを用いて、星のパラメータおよび風のパラメータ（$T_{\rm eff}$、$\dot{M}$、$v_\infty$、微乱流速度）を導出した。
• ライン幅に及ぼす星の回転およびマクロ乱流の寄与を分離するために、フーリエ技術を適用した。
• 微乱流速度の推定と並行してシリコンの含有量を決定することで、スペクトルフィッティングの正確性を向上させた。
• 風の挙動を$T_{\rm eff}$にわたって分析するために、新しい距離に依存しない風強度パラメータ$Q' = \dot{M} / (R_\star^{1.5} \, g_{\rm eff} / v_\infty)$を導入した。
• 観測された$Q'$および風の性質を、Vinkら（2000年）の理論的予測および最近の観測データセットと照合した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ラインおよび風ブランケット効果は、とりわけ中位および晩期の星において、B超巨星の効果的温度スケールにどのように影響を与えるか？
• RQ2 二重安定領域において、観測された風パラメータ（$v_\infty$、$\dot{M}$）は理論的予測からどの程度逸脱しているか？
• RQ3 二重安定領域外では風強度パラメータ$Q'$は$T_{\rm eff}$の関数として良好に定義された関数となるか？また、領域内ではどのように振る舞うか？
• RQ4 理論的予測では$v_\infty$の減少を補うために$\dot{M}$が増加するとされているが、二重安定領域を横切る際の$\dot{M}$の観測された変化は、その増加を過剰に補っているか？
• RQ5 クラッキング効果およびマクロ乱流は、風診断および導出されたパラメータの解釈にどのように影響を与えるか？

主な発見

• ラインおよび風ブランケット効果により、銀河系B超巨星の効果的温度スケールは10–20%下方修正される必要があり、特に強い風を有する星に対してはより大きな補正が適用されるべきである。
• 二重安定領域は理論的予測（22.5–27 kK）よりも低い$T_{\rm eff}$（18–23 kK）に位置しており、$v_\infty$はこの領域で徐々に減少する。
• 新しい風強度パラメータ$Q'$は、二重安定領域外では明確に定義され、$T_{\rm eff}$に対して単調に増加する関数となっており、一貫した風の挙動を示している。
• 二重安定領域内では、高温から低温の星に移行する際、$\dot{M}$は0.4から2.5の要因でしか変化しないが、理論的予測の5倍の要因とは著しく異なる。
• $v_\infty$の減少は、$\dot{M}$の増加によって過剰に補われていないため、理論的予測とは矛盾しており、風の運動量がジャンプに伴って増加すると予測されているのとは一致しない。
• 理論的質量放出率は、とくに二重安定領域の低温側において過大評価されている可能性が高く、クラッキングおよび放射場の効果を組み込んだ見直しの風モデルの必要性が示唆される。