[論文レビュー] Non-thermal radio emission from O-type stars III. Is Cyg OB2 No. 9 a wind-colliding binary?

S. Van Loo, R. Blomme+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、25年間のVLAデータを再分析した結果、Cyg OB2 No. 9の非熱的電波放射に2.35年周期の変調が見られ、これが衝突する星風領域における衝撃波に起因すると解釈される。この周期性は、公転運動を示しており、主星の質量放出率の上限が $0.9 \times 10^{-5}\ \text{M}_\odot\ \text{yr}^{-1}$ に下方修正され、星風衝突モデルと整合的である。

ABSTRACT

The star Cyg OB2 No. 9 is a well-known non-thermal radio emitter. Recent theoretical work suggests that all such O-stars should be in a binary or a multiple system. However, there is no spectroscopic evidence of a binary component. Re-analysis of radio observations from the VLA of this system over 25 years has revealed that the non-thermal emission varies with a period of 2.35+-0.02 yr. This is interpreted as a strong suggestion of a binary system, with the non-thermal emission arising in a wind-collision region. We derived some preliminary orbital parameters for this putative binary and revised the mass-loss rate of the primary star downward from previous estimates.

研究の動機と目的

• O型星における非熱的電波放射の性質を調査すること、特に分光的連星の証拠がないCyg OB2 No. 9を対象とすること。
• Cyg OB2 No. 9で観測された電波変動が、連星系と整合する公転周期によるモodulationを示すかどうかを特定すること。
• 電波光曲線解析を用いて軌道パラメータを推定し、主星の質量放出率を再評価すること。
• 非熱的電波放射がO星においては、唯一星風衝突領域に起因するという仮説を検証すること。
• 理論的風衝突駆動力およびシンクロトロン放射モデルと観測された電波放射の明るさを一致させること。

提案手法

• 系統的誤差を排除し、一貫性のあるキャリブレーションを確保するため、1980年から2005年までのアーカイブVLA電波データを再処理した。
• アーリアスイング効果を最小限に抑えるために、3.6 cmおよび6 cm波長のフラックス差に重みを付けたストリング長法を用い、周期性を検出した。
• 光曲線データから真の周期とその不確実性を推定するために、Fernie法を用いた。
• 風衝突領域の力学的エネルギー出力と、$L_{\rm syn} \approx 10^{-4}L_{\rm NTe} \approx 5 \times 10^{-7}L_{\rm WC}$ を用いて、電波シンクロトロン放射の明るさを推定した。
• クラスタリング効果の影響と過去の研究との整合性を評価するため、H$\alpha$に基づく推定値と照合した。
• 風衝突モデルによる理論的予測と照合することで、非熱的放射のエネルギー収支を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Cyg OB2 No. 9の非熱的電波放射は、連星系における公転運動に起因する周期的変動を示すか？
• RQ2 観測された周期性は星風衝突領域に起因すると解釈できるか？ その場合、どのような軌道パラメータが導かれるか？
• RQ3 電波光曲線の最小値に基づいて、主星の質量放出率の再評価された上限は何か？
• RQ4 観測された電波シンクロトロン放射の明るさは、風衝突モデルによる理論的推定値と一致するか？
• RQ5 分光的連星の痕跡が見られないにもかかわらず、他の観測的指標によって連星系の存在を説明可能か？

主な発見

• Cyg OB2 No. 9の6 cmおよび3.6 cm電波フラックスに、2.35 ± 0.02年という明確な周期的変調が検出され、公転運動に起因する変動を示している。
• 得られた周期は、非熱的電波放射が星風衝突領域に起因する連星系と整合的である。
• 主星の質量放出率の上限は、$0.9 \times 10^{-5}\ \text{M}_\odot\ \text{yr}^{-1}$ に下方修正され、以前の推定値よりも顕著に低くなった。
• 観測された電波シンクロトロン放射の明るさ $\sim 10^{30}$ erg s⁻¹ は、風衝突領域の理論モデルと整合的であり、連星起源を支持する。
• 風の運動量比に応じて、$L_{\rm syn} \approx 10^{31}$ erg s⁻¹（等しい風の運動量の場合）または $10^{29}$ erg s⁻¹（弱い風の同伴星の場合）と推定され、観測値と一致する。
• この結果は、非熱的電波放射を発するO星はすべて連星または複数星系にあり、非熱的放射の源は星風衝突衝撃波であるという広範な仮説を支持する。