[論文レビュー] HST and VLT observations of the Symbiotic Star Hen 2-147

M. Santander-García, R. L. M. Corradi+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2007

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ハッブル宇宙望遠鏡とVLTの積分場分光法を組み合わせ、連星星ヘン2–147の周囲ネビュラの3次元運動および幾何学的構造をモデル化する。物質の拡張を仮定した場合、拡張パララックス法により距離は1.5 ± 0.4 kpcと算出されるが、これはミラ星の期間-光度関係（3.0 ± 0.4 kpc）との不一致を示す。しかしこの不一致は、観測された拡張がイオン化ガスの運動ではなく、衝撃波の進行によるものであると解釈することで解消され、修正された距離2.9 ± 0.4 kpcが得られる。

ABSTRACT

We investigate the dynamics of the nebula around the symbiotic star Hen 2-147, determine its expansion parallax, and compare it with the distance obtained via the Period-Luminosity relation for its Mira variable. The geometry of the nebula is found to be that of a knotty annulus of ionized gas inclined to the plane of sky and expanding with a velocity of ~90 km/s. A straightforward application of the expansion parallax method provides a distance of 1.5+-0.4 kpc, which is a factor of two lower than the distance of 3.0+-0.4 kpc obtained from the Period-Luminosity relationship for the Mira (which has a pulsation period of 373 days). The discrepancy is removed if, instead of expanding matter, we are observing the expansion of a shock front in the plane of the sky. This shock interpretation is further supported by the broadening of the nebular emission lines.

研究の動機と目的

• ネビュラの運動を用いて連星星ヘン2–147の真の距離を特定すること。
• 拡張パララックス法による距離推定とミラ星の期間-光度関係による距離推定の不一致を解消すること。
• 平面内の観測されたネビュラの拡張が、イオン化ガスの運動に起因するのか、それとも衝撃波の伝播に起因するのかを調査すること。
• 複数エポックのHST画像と高分解能VLT分光法を用いて、ネビュラの3次元空間的・運動的モデルを構築すること。
• 衝撃波支配の運動が観測される系において、拡張パララックス法の妥当性と限界を評価すること。

提案手法

• 3年間にわたる平面内のネビュラの見かけの拡張を測定するために、複数エポックのハッブル宇宙望遠鏡（HST）画像が用いられた。
• VLTからの高分解能積分場分光法を用いて、天体の視線方向の径方向速度を測定し、ネビュラの3次元運動を導出する。
• 天球面に対して傾いたくびれ状の環状構造を仮定し、ネビュラの幾何学的形状と速度場を記述する3次元空間的・運動的モデルが構築された。
• 観測された角度方向の拡張と径方向速度に基づき、拡張パララックス法を適用して距離を推定した。
• 25年間のSAAO赤外光度測定データからミラ星の脈動周期（373日）を導出し、期間-光度（PL）関係を用いて距離を推定した。
• 衝撃波由来の拡張であるかを検証するため、線幅の広がりを分析し、衝撃効果を含む・含まない両方の運動モデルを比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 平面内のネビュラの観測された拡張は、イオン化ガスの運動に起因するのか、それとも衝撃波の進行に起因するのか？
• RQ2 拡張パララックス法から得られた距離（1.5 ± 0.4 kpc）が、ミラ星の期間-光度関係から得られる距離（3.0 ± 0.4 kpc）よりも顕著に小さいのはなぜか？
• RQ3 ガスの運動ではなく衝撃駆動の拡張を考慮することで、2つの距離推定値の不一致を解消できるか？
• RQ4 ヘン2–147の周囲ネビュラの真の3次元幾何学的構造と運動的構造は何か？
• RQ5 衝撃波が観測される運動を支配する連星ネビュラにおいて、拡張パララックス法はどれほど信頼できるか？

主な発見

• ネビュラは天球面に対して傾いたくびれ状の環状構造を示し、約90 km s⁻¹の速度で拡張している。
• 単純な拡張パララックス法の適用では距離が1.5 ± 0.4 kpcと算出されるが、これはミラ星の期間-光度関係と矛盾する。
• 観測された拡張がイオン化ガスの運動ではなく衝撃波の進行によるものとみなすことで、この不一致は解消され、距離は2.7 ± 0.5 kpcと修正される。
• ミラ星の期間-光度関係により得られた距離は3.0 ± 0.4 kpcであり、衝撃波補正後の拡張パララックス法の結果と整合的である。
• ヘン2–147への最終的採用距離は2.9 ± 0.4 kpcであり、衝撃波効果を考慮した場合、両手法が一致する。
• ネビュラは約200年前に噴出された可能性が高く、白色矮星の準新星爆発と重なりやすい。