[論文レビュー] Fundamental parameters of Galactic luminous OB stars IV. The upper HR diagram

A. Herrero, J. Puls+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、非局所熱力学平衡（NLTE）平面平行および球対称モデル大気を用いて、7つの初期型銀河オ星の基本的パラメータを分析した。紫外線領域の金属線ブランケット効果が正確なモデル化に不可欠であることが判明し、質量損失を考慮した球対称モデルはスペクトル適合を改善し、分光的質量と進化的質量の間にある一部の質量不一致を解消した。一部の星は初期質量が100 M⊙に近く、あるいはそれ以上である可能性がある。

ABSTRACT

We present observations and analyses of seven Galactic O stars of type O6 and earlier. Analyses are carried out using NLTE plane-parallel, hydrostatic models as well as NLTE spherical models with mass-loss. With detailed calculations for the former and simulations for the latter, it is shown that the flux blocking due to UV metal lines is important for these objects and the way the mechanism operates is explained. We find that the plane-parallel, hydrostatic unblanketed model atmospheres have increasing difficulties in fitting the early-type spectra of massive stars, and for 50000 K and above a fit seems to be impossible. We then perform an analysis using spherical models with mass-loss. Gravities should be increased by 0.1-0.25 dex, reducing, but not solving, the mass discrepancy. We show that spectroscopic masses are in better agreement with the theory of radiatively driven winds than evolutionary masses are. A helium abundance larger than solar is obtained for most objects. Some additional effects (partly related to present approximations) that have an influence in our analyses are studied. Some stars of our sample have such high mass-loss rates that the derivation of gravities from the wings of Balmer lines, in particular Hgamma, becomes doubtful. From the point of view of individual stars, we have analysed some of the most massive and luminous stars in the Milky Way. According to our analysis, three of them (Cyg OB2-7, HD 15570 and HD15558) have particularly large initial masses, close to or in excess of 100 Msun. HD 5689 could have been erroneously assigned to Cas OB7 and might be a runaway star.

研究の動機と目的

• ミルキーウェイの最も明るいO星の基本的パラメータを、高度な大気モデルを用いて特定すること。
• 質量の大きな星において長年の間、分光的質量と進化的質量の間に生じる質量不一致を解消すること。
• 紫外線領域の金属線ブランケット効果および質量損失がスペクトルエネルギー分布および重力の決定に与える影響を評価すること。
• 極めて明るい星におけるバルマー線の線幅から導かれる重力および質量推定値の信頼性を評価すること。
• ヘリウムの質量分率を調査し、走破星または高質量星の誤分類の可能性を検討すること。

提案手法

• 初期のO型星の観測スペクトルを分析するために、NLTE平面平行、静的モデル大気を適用すること。
• 放射力による加速および風の効果を考慮するため、質量損失を含むNLTE球対称モデルを用いること。
• モデル計算における詳細な紫外線領域の金属線ブランケット効果を組み込み、放射フラックス分布の正確性を向上させること。
• 観測されたバルマー線プロファイル（特にHγ）をモデルからの合成プロファイルと比較し、表面重力を導出すること。
• モデル大気から生成された合成スペクトルを用いたスペクトル解析により、効果的温度、光度、質量を導出すること。
• 分光的質量が理論的放射駆動風モデルとどの程度整合するかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 紫外線領域の金属線ブランケット効果は、最も明るいO星のスペクトルエネルギー分布および導出パラメータにどのように影響を与えるか？
• RQ2 質量損失を含む球対称モデルは、平面平行で静的であるモデルと比較して、観測スペクトルの適合をどの程度改善するか？
• RQ3 最も質量の大きなO星において、なぜ分光的質量が系統的に進化的質量を上回るのか？
• RQ4 高い質量損失率は、バルマー線の線幅から導かれる重力の信頼性にどのような影響を与えるか？
• RQ5 HD 56890のような高光度O星は、誤分類または走破星の可能性があり、その場合質量推定値にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 上部HR図において、紫外線領域の金属線ブランケット効果が支配的であり、フラックス分布に顕著な影響を与え、モデル大気への組み込みが不可欠である。
• 平面平行で静的、金属線ブランケット効果なしのモデルは、T_eff ≥ 50,000 K の星のスペクトルを適合させることができず、根本的な限界を示している。
• 質量損失を含む球対称モデルは、導出される重力を0.1–0.25 dex高め、質量不一致を軽減するが、完全には解消しない。
• 分光的質量は、進化的質量よりも理論的放射駆動風モデルとより整合的である。
• 大多数の星でヘリウムの質量分率が太陽値を上回っており、これはおそらく増幅または初期の過剰な含有を示唆している。
• Cyg OB2-7、HD 15570、HD 15558 の3つの星は、初期質量が100 M⊙に近く、あるいはそれ以上である可能性があり、極端な質量形成または進化を示唆している。