[論文レビュー] Magnetism of Herbig Ae/Be stars

G. A. Wade, E. Alécian+5 more|ArXiv.org|Jan 4, 2009

Astro and Planetary Science被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、9個のヘルビッぐAe/Be星において、約1 kGの強度を示す強力でグローバルに組織化された磁場が直接的に同定されたことを報告している。この磁場は長期的に安定しており、化石起源を示唆している。磁場を示すHAeBe星の発生率（約7％）が低く、大多数の星が化学的特異性を示さないことは、磁気圏降着モデルに反し、前主系列段階の中質量星におけるアクティブなダイナモ機構よりも化石磁場仮説を支持する。

ABSTRACT

Observations of magnetic fields of stars at the pre-main sequence phase can provide important new insights into the complex physics of the late stages of star formation. This is especially true at intermediate stellar masses, where magnetic fields are strong and globally organised, and therefore most amenable to direct study. Recent circularly-polarised spectroscopic observations of pre-main sequence Herbig Ae/Be stars have revealed the presence of organised magnetic fields in the photospheres of a small fraction of these objects. To date, 9 magnetic HAeBe stars have been detected, and those detections confirmed by repeated observations. The morphology and variability of their Stokes V signatures indicates that their magnetic fields have important dipole components of kG strength, and that the dipole is stable on timescales ofat least years. These magnetic stars exhibit a large range of stellar mass, from about 2-13 solar masses, and diverse rotational properties, with vsini from a few km/s to 200 km/s. Most magnetic HAeBe stars show approximately solar abundances; they clearly do not generally exhibit the strong and systematic peculiarities of the magnetic main sequence A and B type stars (the Ap/Bp stars). The observed fractional bulk incidence of magnetic HAeBe stars is about 7%, a value compatible with the incidence of magnetic intermediate-mass stars on the main sequence. This low incidence is at odds with formation scenarios generally involving magnetically-mediated accretion. The similarily between the magnetic properties of the pre-main sequence and main sequence intermediate-mass stars appears compatible with the hypothesis of a fossil origin of magnetism in these objects.

研究の動機と目的

• 前主系列段階のヘルビッぐAe/Be星における磁場の存在と性質を、円偏光分光法を用いて調査すること。
• これらの星における磁場がアクティブなダイナモによって生成されているのか、それとも以前の進化段階からの化石であるのかを特定すること。
• 磁場が磁気圏降着、角運動量損失、化学的特異性の発達に果たす役割を評価すること。
• ヘルビッぐAe/Be星の磁場特性を主系列段階のAp/Bp星と比較し、化石磁場仮説を検証すること。
• 観測された磁場強度と回転特性を用いて、中質量前主系列星における磁気圏降着モデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• ESPaDOnSなどの装置を用いた大規模な円偏光分光調査を実施し、スペクトル線における縦方向ゼーマン効果を検出する。
• モンテカルロシミュレーションを用いて検出感度を評価し、検出されなかった磁場の上限を設定する。
• スティーブスIおよびVプロファイルを測定し、磁場の幾何学的構造、強度、および数年間のスケールでの安定性を推定する。
• 回転速度（v sin i）と推定された回転周期を用いて、角運動量損失を評価し、理論的モデルと比較する。
• 磁場を有するHAeBe星における元素組成パターンを分析し、Ap/Bp星に特徴的な化学的特異性の兆候を探索する。
• 観測された磁場強度と幾何学的構造を、磁気圏降着モデル（Königl、Shuら、Cameron＆Campbell）の予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヘルビッぐAe/Be星は強力で組織化された磁場を有しているか？その幾何学的構造と強度は何か？
• RQ2 観測されたHAeBe星の磁場は化石起源と整合的か？それともアクティブなダイナモ機構を示唆するか？
• RQ3 観測された磁場が前主系列段階の中質量星における磁気圏降着モデルをどの程度支持するか？
• RQ4 磁場を有するHAeBe星の回転特性は、非磁場星と比較してどう異なるか？これは角運動量の進化にどのような含意を持つか？
• RQ5 磁場を有するHAeBe星は、主系列段階のAp/Bp星に似た化学的特異性を示すか？もしそうなら、これらの特徴は進化のどの段階で発現するか？

主な発見

• 9個のヘルビッぐAe/Be星において、約1 kGの強度を示す強力でグローバルに組織化された磁場が明確に検出された。
• これらの星における磁場は、少なくとも数年のスケールで安定しており、長寿命で一貫性のある磁場構造であることを示している。
• 磁場を有するHAeBe星の発生率は約7％であり、これは主系列段階のAおよびB星における磁場星の発生率と整合的である。
• 大多数の磁場を有するHAeBe星は、Ap/Bp星に特徴的な強い化学的特異性を示さないため、化学組成の異常は進化の後期に形成される可能性がある。
• 磁気圏降着モデル（KöniglおよびShuら）では、降着が生じるためには約500 Gの磁場強度が必要とされるが、観測された磁場は大多数のケースでこれほど強くないため、このような降着を支持するには不十分である。
• 多くの磁場を有するHAeBe星は回転が遅く、すでに顕著な角運動量損失が生じていることを示しており、これは前主系列段階における磁気的ブレーキingと整合的である。