[論文レビュー] LBV Nebulae: The Mass Lost from the Most Massive Stars

K. Weis|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2001

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、質量が50 M☉を超える最も重い星における極端な質量放出の痕跡としての明るい青超巨星（LBV）ネビュラを調査し、その形態と運動学的特徴を分析することで、噴出メカニズムと星の進化を制約する。その結果、双極性構造がLBVネビュラの広範な特徴であることが判明し、η Carinaeが特異であるという考えに反するものであり、今後のモデルではこのような非対称性は星の回転、連星相互作用、または非対称な風によって説明されなければならないことを示唆している。

ABSTRACT

The most massive stars, with initial masses above ~50M_sun, encounter a phase of extreme mass loss - sometimes accompanied by so-called giant eruptions - in which the stars' evolution is reversed from a redward to a blueward motion in the HRD. In this phase the stars are known as Luminous Blue Variable (LBVs).Neither the reason for the onset of the strong mass loss nor the cause for the giant eruptions is really understood, nor is their implications for the evolution of these most massive stars. I will present a study of the LBV nebulae which are formed in this phase as a consequence of the strong mass loss and draw conclusions from the morphology and kinematics of these nebulae on possible eruption mechanisms and stellar parameters of the LBV stars. The analysis contains a large collection of LBV nebulae which form an evolutionary sequence of LBV nebulae. A special concern will be the frequently observed bipolar nature of the LBV nebulae which seems to be a general feature and presents strong constraints on further models of the LBV phase and especially on the formation mechanism of the nebulae.

研究の動機と目的

• 質量が50 M☉を超える最も重い星における極端な質量放出および巨大噴出の物理的メカニズムを理解すること。
• LBV段階中に形成されたLBVネビュラの起源と進化を、形態的および運動論的分析によって特定すること。
• 多くのLBVネビュラに観察される双極的構造が一般的特徴であるのか、それともη Carinaeのような特定の対象に特有のものであるのかを評価すること。
• ネビュラの運動学的および形態的特徴が、LBV噴出の持続時間およびエネルギーの見積もりに与える影響を評価すること。
• サイズ、膨張速度、進化状態に基づいてLBVネビュラの系列を確立し、質量放出イベントの時間スケールを推定すること。

提案手法

• ハッブル望遠鏡および地上望遠鏡からの形態的データを含め、既知のLBVネビュラの包括的サンプルを収集・分析した。
• 分光観測による発光線（例：Hα、[N II]）のドップラーシフト解析を用いて、膨張速度を測定した。
• 異なる系間でネビュラ構造を比較し、双極性やコラimatedなフィラメントといった共通の形態的特徴を同定した。
• 運動論的データを用いてネビュラの年齢を推定し、特に巨大噴出の際の質量放出イベントの持続時間を推定した。
• 風同士の相互作用モデルおよび爆発的放出メカニズムの理論的モデルと観測されたネビュラの性質の整合性を評価した。
• HST-STISデータを用いて、η Carinaeや他のネビュラにおける高エネルギーでコラimatedな構造（例：「ストリングス」）を分析し、加速メカニズムを解明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量が50 M☉を超える星において、極端な質量放出および巨大噴出が発生する原因は何か？
• RQ2 なぜLBVネビュラはしばしば球対称性ではなく双極的形状を示すのか？
• RQ3 LBVネビュラの運動学的および形態的特徴は、中心星の進化段階および質量放出の歴史とどのように関係しているか？
• RQ4 観測された膨張速度およびサイズは、風同士の相互作用モデルで説明可能か、それとも爆発的放出メカニズムを必要とするのか？
• RQ5 LBVネビュラの双極性は普遍的特徴であると見なせるか、そしてそれは背後にある物理的メカニズムに何を示唆するのか？

主な発見

• 双極的形状はη Carinaeに特有のものではなく、LBVネビュラ全体に広く見られる特徴であり、形成メカニズムに一般的な制約を示している。
• HR Carinaeのネビュラは、4,000〜9,000年という年齢を持つ、η Carinaeネビュラの進化した、遅く大きなバージョンであると解釈され、年齢順の進化系列を支持する。
• LBVネビュラの膨張速度は、Sk -69° 279で約24 km s⁻¹から、η Carinaeの外側の噴出物では最大2,000 km s⁻¹まで変動し、高エネルギーのフィラメントはハッブル型の速度プロファイルを示している。
• 非常にコラimatedで直線的かつ急速に膨張するフィラメント（