[論文レビュー] Exploring the RCrA environment with SPHERE: Discovery of a new stellar companion

D. Mesa, M. Bonnefoy+40 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2019

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 6被引用数 11

ひとこと要約

SPHEREをVLTで使用して、若いヘルビッグAeBe星R Coronae Australisの重力的に束縛された星の伴星を、分離度0.156–0.184 arc秒の位置で発見した。質量は0.3–0.55 M⊙であり、半長径27–28 au、離心率~0.4の軌道パラメータを示している。伴星はディスクのギャップ付近に位置しており、ディスク不安定性による形成を示唆している。一方、明るい北東方向のジェットと反ジェットの延長構造も解像され、活発な噴出とディスクの力学的挙動を示している。

ABSTRACT

Aims. R Coronae Australis (R CrA) is the brightest star of the Coronet nebula of the Corona Australis (CrA) star forming region. It has very red colors, probably due to dust absorption and it is strongly variable. High contrast instruments allow for an unprecedented direct exploration of the immediate circumstellar environment of this star. Methods. We observed R CrA with the near-IR channels (IFS and IRDIS) of SPHERE at VLT. In this paper, we used four different epochs, three of them from open time observations while one is from the SPHERE guaranteed time. The data were reduced using the DRH pipeline and the SPHERE Data Center. On the reduced data we implemented custom IDL routines with the aim to subtract the speckle halo.We have also obtained pupil-tracking H-band (1.45-1.85 micron) observations with the VLT/SINFONI near-infrared medium-resolution (R~3000) spectrograph. Results. A companion was found at a separation of 0.156" from the star in the first epoch and increasing to 0.18400 in the final one. Furthermore, several extended structures were found around the star, the most noteworthy of which is a very bright jet-like structure North-East from the star. The astrometric measurements of the companion in the four epochs confirm that it is gravitationally bound to the star. The SPHERE photometry and the SINFONI spectrum, once corrected for extinction, point toward an early M spectral type object with a mass between 0.3 and 0.55 M?. The astrometric analyis provides constraints on the orbit paramenters: e~0.4, semi-major axis at 27-28 au, inclination of ~ 70° and a period larger than 30 years. We were also able to put constraints of few MJup on the mass of possible other companions down to separations of few tens of au.

研究の動機と目的

• 高コントラストイメージングを用いて、コロネット星団に属する明るいヘルビッグAeBe星R Coronae Australisの直近の周囲環境を調査すること。
• 深さのある近赤外線観測を用いて、この系内に存在する星または惑星の伴星の検出と特徴の特定をすること。
• ジェットやディスク特徴のような拡張構造を研究し、原始惑星系ディスクの力学的挙動や噴出メカニズムに関する知見を得ること。
• アストロメトリーと分光法を用いて、新たに発見された伴星の軌道パラメータと物理的性質を制約すること。
• 残差画像解析を用いて、数十AUの距離に達する追加の低質量伴星の質量上限を評価すること。

提案手法

• 観測は、VLTのSPHEREのIRDISおよびIFS機器を用いて実施され、異なる観測プログラム（保証時間およびオープンタイム）を含む4エポックで実施された。
• データ還元にはDRHパイプラインとSPHEREデータセンターのツールが用いられ、その後、スピークルハローを抑制し、微弱な伴星を強調するためのカスタムIDLルーチンが適用された。
• SINFONIを用いたピupilトラッキングHバンド分光法（R ~ 3000）により、伴星のスペクトル型と固有の光度を導出した。
• 減光補正済みの光度と分光法をBT-Settl進化モデルと比較し、伴星の質量とスペクトル型を推定した。
• エポック間のアストロメトリック測定を用いて、離心率、半長径、および軌道傾きを含む軌道パラメータをフィッティングした。
• 追加の未解像化された伴星の質量上限を、~10–30 auの距離にまで設定するため、残差画像解析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R Coronae Australisに新たに発見された星の伴星の性質と軌道構造は何か？
• RQ2 伴星の光度および分光的性質は、その質量とスペクトル型をどのように制限するか？
• RQ3 R CrAの北東方向に観測された拡張ジェット状構造の起源と形状は何か？
• RQ4 伴星は、周囲ディスクのギャップ内に位置しており、ディスク不安定性による形成を示唆するか？
• RQ5 数十AUの距離における、追加の未解像化された伴星の質量上限は何か？

主な発見

• 最初のエポックで投影距離0.156 arc秒、最終エポックで0.184 arc秒の位置に星の伴星が発見され、一貫したアストロメトリックな傾向が観測され、軌道運動が示された。
• 減光補正済みの光度とSINFONI分光法に基づき、伴星の質量は0.3–0.55 M⊙であり、初期のMスペクトル型に相当すると判明した。
• 軌道パラメータは離心率~0.4、半長径27–28 au、軌道傾き~70°に制限され、周期は30年以上にのぼると判明した。
• 伴星は周囲ディスクのギャップ付近に位置しており、G11.92-0.61 MM1などの他の系と同様に、ディスク不安定性による形成の候補とされる。
• R CrAの北東方向に明るく解像されたジェット状構造が検出され、少なくとも2つのサブ構造を示した。反対方向にはやや明るさが弱い反ジェット状の特徴も観測された。
• 内側ディスクの直接イメージングは達成できなかったが、アーク状の特徴が観測され、外部ディスク成分や噴出リブスの可能性を示唆した。