[論文レビュー] Galactic planetary nebulae with Wolf-Rayet nuclei. II. A consistent observational data set

M. Peña, G. Stasińska+1 more|ArXiv.org|Jan 30, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 31被引用数 41

ひとこと要約

本研究では、[WC]中心星を有する34個の銀河系惑星状星雲の高分解能分光測光データを提示し、一貫した中性ガスの物理的状態、元素組成、および拡張速度を導出している。この研究では、標準的な光電離モデルが予測しない、中性ガス励起度に相関する強い電子温度勾配が明らかになった。また、狼・レインジャー現象に質量的偏りは認められなかったが、2つの天体（M 1-32 および M 1-25）は異常に低いNe/O比を示している。

ABSTRACT

We present high resolution spectrophotometric data for 34 galactic planetary nebulae with [WC] nuclei (WRPNe).The sample includes PNe with early and late [WC] stars and some WELS. Physical conditions and chemical abundances have been derived and expansion velocities were estimated for most objects of the sample. A statistical study was developed to find fundamental relationships between the nebular and central star parameters.We found evidence for a strong unexpected electron temperature gradient in WRPNe which is related to nebular excitation. Abundance ratios indicate that there seems to be no preferential stellar mass for the WR phenomenon to occur in the nucleus of a planetary nebula. The PNe M 1-25 and M 1-32 were found to have very small Ne/O ratios.Our data confirm the trend of the electron density decreasing with decreasing spectral type, which was interpreted as evidence that [WC] stars evolve from late to early [WC] types. On the other hand, the expansion velocities do not show the increase with decreasing spectral type, that one might expect in such a scenario. Two objects with very late [WC] central stars, K 2-16 and PM 1-188, do not follow the general density sequence, being of very low density for their spectral types. We suggest that the stars either underwent a late helium flash (the ``born again'' scenario) or that they have had a particularly slow evolution from the AGB. The 6 WELS of our sample follow the same density vs. [WC]-type relation as the bona fide WRPNe, but they tend to have smaller expansion velocities. The comparison between the WRPNe in the Magellanic Clouds and in the Galaxy indicates that metallicity affects the [WR] phenomenon in central stars of planetary nebulae.

研究の動機と目的

• 34個の銀河系惑星状星雲（[WC]中心星を有する）の、一貫性のある高分解能分光測光データセットを整備すること。
• 一様で体系的な方法により、電子密度・温度、元素組成、および拡張速度といった物理的状態を導出すること。
• [WC]星の進化系列を、スペクトル型と関連づけて中性ガスの性質を分析することにより、検討すること。
• 弱発光線星（WELS）の性質と本物のWRPNeとの関係を検討すること。
• 金属量の役割を評価するために、銀河系WRPNeと大・小マゼラン雲のWRPNeを比較すること。

提案手法

• メキシコのアストロノミカル観測所（Observatorio Astronómico Nacional, SPM, B.C.）から高分解能分光測光データを取得した。
• [S ii]、[O ii]、[O iii]などの診断ライン比を用いて、中性ガス内の電子密度および温度を決定した。
• 発光ライン強度から元素組成を導出するための標準的経験的手法を適用した。
• 大多数の天体について、ラインプロファイル幅（HWHM）から一貫した拡張速度を推定した。
• 得られたパラメータの統計的分析を実施し、サンプル全体における相関関係や傾向を同定した。
• 特に晩期[WC]星を対象として、中性ガスおよび星のデータを用いて「生まれ変わった」状態のシナリオや進化系列を再検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 WRPNeにおける中性ガスの電子温度とスペクトル型の関係は何か？これは標準的光電離モデルの予測と矛盾するか？
• RQ2 WELSは本物のWRPNeと同様の密度－スペクトル型系列に従うか？これはその進化的状態に何を示唆するか？
• RQ3 なぜ2つの天体（M 1-32 および M 1-25）は異常に低いNe/O組成比を示すのか？
• RQ4 WR現象に質量依存の閾値が存在する証拠はあるか？
• RQ5 金属量は、異なる銀河における[WC]スペクトル型およびN/O比の分布にどのように影響するか？

主な発見

• WRPNeにおいて強い電子温度勾配が確認され、中性ガスの励起度が高まるにつれて上昇するが、これは単純な光電離モデルの予測と矛盾する。
• WR現象の発生に、星の質量的偏りは認められず、これはプロセスが質量に制限されないことを示唆している。
• M 1-32 および M 1-25 の2つの天体は、極めて低いNe/O比（≤0.13）を示しており、これは現在の進化モデルと整合しにくい。
• [WC]スペクトル型が晩期から早期へと進むにつれて電子密度が減少するという一般的な傾向は確認され、晩期から早期[WC]型への進化系列を支持する。
• 拡張速度はスペクトル型が低下するにつれて増加しないことが判明し、これは単純な進化系列の予想と矛盾する。
• 非常に晩期の[WC]星、K 2-16 および PM 1-188 は、そのタイプに比して異常に低い密度を示しており、これは「生まれ変わった」進化または非常に遅いAGB進化を示唆している。