[論文レビュー] Investigating the nature of the Fried Egg nebula: CO mm-line and optical spectroscopy of IRAS 17163-3907

S. H. J. Wallström, S. Müller+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2015

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 21被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、CO mm線および光学スペクトル観測を通じて、IRAS 17163–3907 が黄色超新星としての特徴を確認した。観測では、解像された速度勾配と強いP-Cygプロファイルを示す複雑で非対称な双極的噴出流が明らかになった。データは、模式的黄色超新星であるIRC+10420と類似した運動学的およびスペクトル的特徴を示しており、分類の妥当性を裏付け、著しい質量放出を示唆している。

ABSTRACT

Through CO mm-line and optical spectroscopy, we investigate the properties of the Fried Egg nebula IRAS 17163-3907, which has recently been proposed to be one of the rare members of the yellow hypergiant class. The CO J=2-1 and J=3-2 emission arises from a region within 20" of the star and is clearly associated with the circumstellar material. The CO lines show a multi-component asymmetrical profile, and an unexpected velocity gradient is resolved in the east-west direction, suggesting a bipolar outflow. This is in contrast with the apparent symmetry of the dust envelope as observed in the infrared. The optical spectrum of IRAS 17163-3907 between 5100 and 9000 Å was compared with that of the archetypal yellow hypergiant IRC+10420 and was found to be very similar. These results build on previous evidence that IRAS 17163-3907 is a yellow hypergiant.

研究の動機と目的

• 近年、黄色超新星と提案されたフレイド・エッグネビュラ IRAS 17163–3907 の性質を調査すること。
• CO回転線放射を用いて、その周囲星間物質の運動構造を特定すること。
• IRAS 17163 の光学スケーラムと模式的黄色超新星IRC+10420のものを比較し、スペクトル類似性を評価すること。
• スペクトル線解析を通じて、質量放出の歴史および力学的性質を制約すること。

提案手法

• 230 GHz（CO J=2–1）および345 GHz（CO J=3–2）で、APEX望遠鏡を用いてオン・ザ・フライマッピングを実施し、分子放射を検出した。
• 前方の汚染を最小限に抑えるために、クリアなオフソース位置を用いたオン/offポジションスイッチングキャリブレーションを実施した。
• 5100–9000 Å の高分解能光学スペクトルをメルカトル望遠鏡で取得し、吸収線および発光線を分析した。
• 青成分と赤成分の間の空間的オフセット、非対称性、速度勾配を評価するため、CO線プロファイルを分析した。
• Ca II P-Cygプロファイルの青端から終端風速度を測定し、星の質量を推定した。
• IRC+10420との比較を通じて、光学線プロファイルおよび等価幅を評価し、スペクトル類似性および絶対等級を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IRAS 17163–3907 の周囲CO放射は双極的噴出流に関連しているか？その運動学的構造は何か？
• RQ2 CO放射の速度勾配は、赤外線で観測されたダストエンvelopeの形態とどのように関係しているか？
• RQ3 IRAS 17163 の光学スペクトルは、模式的黄色超新星IRC+10420とどの程度類似しているか？
• RQ4 星風の終端速度は何か？これは星の質量および進化段階に何を示唆しているか？
• RQ5 観測された線の非対称性および速度差は、脈動または連星伴星によって説明可能か？

主な発見

• CO J=2–1およびJ=3–2の放射は、星から20弧秒以内の周囲物質と関連し、システム的速度 +70 km s⁻¹ で検出された。
• CO線プロファイルは非対称であり、青成分には複数のピーク、赤成分には広がりが大きく弱いピークが観測され、複雑な噴出流のダイナミクスを示している。
• 青成分と赤成分のピーク間で約18 arcsecの速度勾配が解像されており、東西方向に非対称な双極的噴出流が存在することを示唆している。
• IRAS 17163 の光学スペクトルには、HαおよびCa IIに強いP-Cygプロファイルが観測され、終端風速度が約150 km s⁻¹ の大量の放出物質が存在することが示された。
• O I（7774 Å）三重項の等価幅から、絶対等級 M_V = –10 が推定され、IRC+10420と一致した。
• 脱出速度関係から星の質量は約22 M⊙ と推定され、黄色超新星の予想される初期質量範囲（20–40 M⊙）と整合的であった。