[論文レビュー] First spectro-interferometric survey of Be stars I. Observations and constraints on the disks geometry and kinematics

A. Meilland, F. Millour+6 more|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2011

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 36被引用数 37

ひとこと要約

VLTI/AMBERを用いた8個の明るいBe星の分光干渉測定調査により、周囲円盤の大部分がケプラーロン的回転を示し、臨界回転速度の95％（Ω/Ωc = 0.95 ± 0.02）で回転していることが判明した。星のパラメータと円盤構造との間に明確な相関は認められなかった。データは回転が円盤運動の支配的要因であることを確認しているが、κ CMa や α Col に見られるわずかな非対称性は、追加のメカニズムが関与している可能性を示唆している。

ABSTRACT

Context. Classical Be stars are hot non-supergiant stars surrounded by a gaseous circumstellar disk that is responsible for the observed infrared-excess and emission lines. The phenomena involved in the disk formation still remain highly debated. Aims. To progress in the understanding of the physical process or processes responsible for the mass ejections and test the hypothesis that they depend on the stellar parameters, we initiated a survey on the circumstellar environment of the brightest Be stars. Methods. To achieve this goal, we used spectro-interferometry, the only technique that combines high spectral (R=12000) and high spatial ($ heta_{ m min}$=4\,mas) resolutions. Observations were carried out at the Paranal observatory with the VLTI/AMBER instrument. We concentrated our observations on the Br$\gamma$ emission line to be able to study the kinematics within the circumstellar disk. Our sample is composed of eight bright classical Be stars : $\alpha$ Col, $\kappa$ CMa, $\omega$ Car, p Car, $\delta$ Cen, $\mu$ Cen, $\alpha$ Ara, and extit{o} Aqr. Results. We managed to determine the disk extension in the line and the nearby continuum for most targets. We also constrained the disk kinematics, showing that it is dominated by rotation with a rotation law close to the Keplerian one. Our survey also suggests that these stars are rotating at a mean velocity of V/V$_{ m c}$\,=\,0.82\,$\pm$\,0.08. This corresponds to a rotational rate of $\Omega/\Omega_{ m c}$\,=\,0.95\,$\pm$\,0.02 Conclusions. We did not detect any correlation between the stellar parameters and the structure of the circumstellar environment. Moreover, it seems that a simple model of a geometrically thin Keplerian disk can explain most of our spectrally resolved K-band data. Nevertheless, some small departures from this model have been detected for at least two objects (i.e, $\kappa$ CMa and $\alpha$ Col). Finally, our Be stars sample suggests that rotation is the main physical process driving the mass-ejection. Nevertheless, smaller effects from other mechanisms have to be taken into account to fully explain how the residual gravity is compensated.

研究の動機と目的

• 高分解能分光干渉測定を用いて、古典的Be星における周囲円盤の幾何学的構造と運動学的性質を調査すること。
• 質量噴出メカニズムが効果的温度、回転速度、スペクトル型などの星のパラメータに依存するかどうかを検証すること。
• 円盤形成および安定性を駆動する要因として、回転、放射圧、振動、連星系のいずれが支配的であるかを特定すること。
• Kバンドにおいて極風や非ケプラーロン的特徴の検出可能性を評価すること。

提案手法

• VLTIにおけるAMBER機器を用いた分光干渉測定が実施され、スペクトル分解能R = 12,000、空間分解能4 masを達成した。
• 円盤運動学を調べるためにBrγ発光線を標的とし、可視度および位相測定値を用いて円盤構造をモデル化した。
• 幾何学的に薄い、回転する円盤の単純な運動学的モデルが適用され、ケプラーロン的回転と径方向の流れなしを仮定した。
• 星の傾き角は、円盤の投影された楕円度から推定され、これにより真の回転速度が導出された。
• 複数の基線および位置角における干渉測定データを用いて、モデルフィッティングが実施された。
• 後続の研究で理論的モデル（SIMECA、BEDISK）が適用され、円盤質量、温度、密度分布の制約がなされた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Be星の周囲円盤は主にケプラーロン的回転によって支配されているのか、それとも非ケプラーロン的運動が支配的であるのか？
• RQ2 円盤構造や運動学的性質が、効果的温度や回転速度などの星のパラメータと相関しているか？
• RQ3 分光干渉測定を用いてKバンドで極風を検出できるか、またその寄与度はどの程度か？
• RQ4 軸対称的円盤モデルから顕著なずれが生じる場合、その原因となる物理的メカニズム（例：非軸対称振動、連星相互作用）は何か？
• RQ5 回転のみが、星の表面から物質を放出するのに十分なエネルギーを供給できるか、その程度はどの程度か？

主な発見

• 全8個のBe星の周囲円盤は、ケプラーロン的回転に近い幾何学的に薄い回転円盤モデルで最もよく説明される。
• サンプルの平均回転率は Ω/Ωc = 0.95 ± 0.02 であり、星が臨界回転速度の95％で回転していることを示している。
• 臨界速度に対する回転速度比は V/Vc = 0.82 ± 0.08 であり、回転が大多数のケースで質量噴出を説明できる可能性を示している。
• 星のパラメータ（例：Teff、v sin i）と円盤の拡がりや運動学的性質との間に顕著な相関は認められなかった。
• κ CMa および p Car において、可視度および位相プロファイルの非対称性が検出され、不均一性や非軸対称的構造の可能性が示唆された。
• 短い極方向基線を用いたα Colでは、極風の兆候が観測されたが、Kバンドにおけるその存在を確認するためのさらなる分析が必要である。