[論文レビュー] High-resolution TNG spectra of T Tauri stars: Near-IR GIANO observations of the young variables XZ Tau and DR Tau

S. Antoniucci, B. Nisini+7 more|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 51被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、テレスコピオ・ナツィオナーレ・ガリレオのGIANO機器を用いて、高分解能近赤外分光法（R ~ 50,000）を用い、2つのEXor型Tタウリ星、XZ TauとDR Tauにおける降着および風活動を調査した。XZ Tauは強力で変動が激しい高速風と、最近の降着バーストに関連する金属線を示す一方、DR Tauは安定した風と、ほこりのないガスディスクに一致する高温度のベーリングを示しており、広帯域近赤外分光法が若い星系における磁気圏、降着、風の成分を解体する能力を示している。

ABSTRACT

We used the TNG/GIANO instrument to obtain near-IR high-resolution spectra (R~50000) of XZ Tau and DR Tau, two actively accreting T Tauri stars classified as EXors. The analysis of the observed features provides information on the properties of the inner disk, the accretion columns, and the winds. Both sources display composite HI line profiles, with contributions from both accreting gas and high-velocity winds. These lines become more symmetric and narrower with increasing upper energy, which may be interpreted in terms of two components with different decrements or imputed to self-absorption effects. XZ Tau shows a relatively high state of activity with respect to literature observations. The variation of the HeI 1.08um line blue-shifted absorption suggests that the inner wind has undergone a dramatic change in its velocity structure, connected with a recent accretion event. DR Tau has a more stable wind as its HeI 1.08um absorption is stable in time in spite of strong variability of the emission component. The IR veiling can be interpreted as due to blackbody emission at temperatures of 1600K for XZ Tau and 2300K DR Tau, with emitting areas ~30 times larger than the star. For XZ Tau these conditions are consistent with emission from the inner rim of the dusty disk, while for DR Tau the fairly high temperature may suggest an origin from a thick gaseous disk within the dust sublimation radius. Strong and broad metallic lines, mainly from CI and FeI, are detected in XZ Tau, similar to those observed in other EXor sources during burst phases. DR Tau shows weaker and narrower metallic lines, despite its larger accretion luminosity. This suggests that accretion is not the only driver of metallic line excitation. Our observations show the potential of wide-band, high-resolution near-IR spectroscopy to simultaneously probe the phenomena that occur in the star-disk interaction region.

研究の動機と目的

• 高分解能近赤外分光法を用いて、変動するTタウリ星における星-ディスク相互作用領域を特徴づけること。
• 観測された分光特徴における降着コラム、風、および内側ディスク放射の寄与を分離すること。
• 降着が活発な2つのEXor型Tタウリ星、XZ TauおよびDR Tauにおける内側ディスクおよび噴流ガスの物理的状態と変動性を調査すること。
• 赤外線のベーリングの起源を特定し、その内側ディスクの温度および構造的意義を明らかにすること。

提案手法

• Telescopio Nazionale Galileoに搭載されたGIANO機器を用いて、高分解能近赤外分光法（R ~ 50,000）を取得した。
• H iパッセインおよびブレケット線、He i 1.08 μm、金属線（Fe i、C iなど）のプロファイル形状および等価幅を分析した。
• 同じスペクトル型の光球テンプレートと比較することでベーリングを測定し、黒体モデルにフィットさせることで温度および発光面積を推定した。
• 許容線における発光および吸収成分の運動学的構造を用いて、降着流および高速風からの寄与を特定した。
• H2 2.12 μm線プロファイルを分析して、ディスクに束縛された発光と衝撃励起成分を区別した。
• 近赤外域にわたる同時広帯域カバレッジにより、複数の診断法にわたるベーリングおよび線プロファイルの一貫性のある比較が可能になった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高分解能近赤外分光法によって明らかにされたXZ TauおよびDR Tauにおける内側ディスクおよび降着領域の運動学的・物理的状態は何か？
• RQ2 H iおよびHe i線における発光および吸収特徴の変動パターンは、降着および風活動の変化とどのように関連しているか？
• RQ3 これらの系における赤外線のベーリングの起源は何か？ それは内側ディスクの温度および構造について何を示唆しているか？
• RQ4 DR Tauの降着光度がより高いにもかかわらず、XZ TauとDR Tauの金属線励起度に差が生じる理由は何か？
• RQ5 高分解能近赤外分光法が、同じ分光範囲内で降着、風、ディスク発光の寄与をどの程度解体できるか？

主な発見

• XZ Tauは著しく変動する高速風を示しており、He i 1.08 μm線のブルー・シフト吸収が著しく変化しており、最近の降着イベントを示唆している。
• DR Tauは発光線の変動が著しいにもかかわらず安定した風成分を示しており、降着と風のダイナミクスが異なる空間領域で分離している可能性を示唆している。
• XZ Tauの赤外線のベーリングは、発光面積が星の表面積のおよそ30倍の領域から1600 Kの黒体放射に一致しており、おそらく内側のほこりを含むディスクリムである。
• DR Tauのベーリングはより高い温度（2300 K）を要しており、ほこりのない光学的厚さの高いガスディスクがほこりサブリマーション半径内に存在することを示唆している。
• XZ Tauに強い広帯域金属線（Fe i、C i）が観測され、これはバースト期の活動に関連している。一方、DR Tauの弱く狭い線は、降着だけでは金属線励起を説明できないことを示している。
• XZ TauのH2 2.12 μm線は、狭帯域のディスク成分と広帯域のブルー・シフト成分を示しており、広角噴流における衝撃励起によって生じている可能性が高く、複雑な噴流ダイナミクスをさらに裏付けている。