[論文レビュー] Eclipses by circumstellar material in the T Tauri star AA Tau. II. Evidence for non-stationary magnetospheric accretion

J. Bouvier, K. N. Grankin+13 more|ArXiv.org|Jun 26, 2003

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 58被引用数 132

ひとこと要約

本研究は、AA Tauにおける多波長の光度およびスペクトロスコピックモニタリングを通じて、非定常的磁気圏降着の証拠を提示する。時間に依存する降着の兆候が明らかになった。具体的には、0.08 AUに位置する0.02 M⊙の伴星、磁気圏の膨張と破壊に要する1か月の timescale、および約8 R⋆からの自由落下降着が観測されており、これは内側ディスク端縁における非常にダイナミックで時間に依存する磁気圏相互作用を示している。

ABSTRACT

We report the results of a synoptic study of the photometric and spectroscopic variability of the classical T Tauri star AA Tau on timescales ranging from a few hours to several weeks. Emission lines show both infall and outflow signatures and are well reproduced by magnetospheric accretion models with moderate mass accretion rates and high inclinations. The veiling shows variations that indicate the presence of 2 rotationally modulated hot spots corresponding to the two magnetosphere poles. It correlates well with the HeI line flux, with B-V and the V excess flux. We have indications of a time delay between the main emission lines and veiling, the lines formed farther away preceding the veiling changes. The time delay we measure is consistent with accreted material propagating downwards the accretion columns at free fall velocity from a distance of about 8 Rstar. We also report periodic radial velocity variations of the photospheric spectrum which might point to the existence of a 0.02 Msun object orbiting the star at a distance of 0.08 AU. During a few days, the variability of the system was strongly reduced and the line fluxes and veiling severely depressed. We argue that this episode of quiescence corresponds to the temporary disruption of the magnetic configuration at the disk inner edge. The radial velocity variations of inflow and outflow diagnostics in the Halpha profile yield further evidence for large scale variations of the magnetic configuration on a timescale of a month. These results may provide the first clear evidence for large scale instabilities developping in T Tauri magnetospheres as the magnetic field lines are twisted by differential rotation between the star and the inner disk.

研究の動機と目的

• AA Tauにおける準周期的食の原因を特定し、それらが歪んだディスク構造とどのように関連しているかを解明すること。
• AA Tauにおける磁気圏降着が時間に依存しており、動的に進化しているかどうかを特定すること。
• 星の磁気圏とディスクのずれが降着および噴出の兆候をどのように形作っているかを評価すること。
• 観測された変動が標準的なαディスクおよび定常状態の磁気圏降着モデルに与える影響を検討すること。
• 大規模な磁気圏不安定性が、数時間から数か月の timescale における観測された光度およびスペクトロスコピック変動を説明できるかどうかを検証すること。

提案手法

• 8.2日周期の食と明るさの変動を追跡するため、複数の観測所での多エポック光度モニタリング。
• Hα、Hβ、He Iの発光線をモニタリングし、流入および噴出を示す径速度シフトとプロファイル変動を測定。
• ベーリングとB-V色の変動を分析し、ホットスポットの回転と降着率の変動を推定。
• 発光線プロファイルとベーリングの相互相関を用い、約8 R⋆からの自由落下降着に一致する時間遅れを測定。
• 光球線の径速度解析を通じて、軌道運動による低質量惑星の存在を検出。
• 中程度の降着率（10⁻⁸–10⁻⁹ M⊙ yr⁻¹）と高い傾斜角（i ≥ 60°）を想定した磁気圏降着モデルを構築し、観測された線プロファイルを再現。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AA Tauにおける準周期的8.2日周期の食は、何によって引き起こされ、内側ディスク構造とどのように関係しているか？
• RQ2 AA Tauにおける磁気圏降着は時間に依存しており、非定常的降着ダイナミクスを示す証拠は何か？
• RQ3 Hαの径速度診断とベーリングにおける1か月周期の変動の原因は何か？
• RQ4 発光線の変動とベーリングの変動の間の観測された時間遅れは、約8 R⋆からの自由落下降着によって説明できるか？
• RQ5 径速度変動から推定される0.02 M⊙の天体の性質は何か？また、それがシステムに与える影響は？

主な発見

• 8.2日周期の食は、降着ディスクの歪んだ内縁によって引き起こられ、中心星の周期的遮蔽に起因する。
• ベーリングの変動はHe I線の輝度と相関しており、磁気極に位置する2つの回転的にモodulatedされたホットスポットを示している。
• 発光線の変動とベーリングの変動の間に約1〜2日程度の時間遅れが観測され、これは約8 R⋆からの自由落下降着に一致する。
• Hαプロファイルは滑らかな径速度シフトを示しており、磁気圏の膨張とその後の破壊に要する1か月の timescale を示している。
• 光球線の径速度変動から、0.08 AUの軌道上に0.02 M⊙の天体が存在すると推定され、おそらく準惑星伴星である。
• このシステムは非定常的磁気圏降着を示しており、ディスク内縁における大規模な不安定性が、定常状態モデルに挑戦する。