[論文レビュー] Polarimetry and the Envelopes of Magellanic B[e] Supergiants

A. M. Magalhães, R. Melgarejo+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、光学的帯域幅および分光偏光法を用いて、マゼランのB[e]超巨星（B[e]SGs）の非球形かつ非対称な周囲物質環境を調査し、電子散乱が偏光を支配していることが判明した。一方、ほこりや連続スペクトルの透過率も、非白色の偏光スペクトルに寄与している可能性がある。分光偏光法により、スペクトル線における偏光の変動が検出され、速度依存の散乱や非軸対称的な噴出を示す複雑で構造的な流れが明らかになった。

ABSTRACT

We discuss the nature of the circumstellar envelopes around the B[e] supergiants (B[e]SG) in the Magellanic Clouds (MC). Contrary to those in the Galaxy, the MC B[e]SG have a well defined luminosity and can be considered members of a well defined class. We discuss spectroscopy and optical broadband polarimetry and spectropolarimetry data. These data show for the first time detailed changes in the polarization across several spectral features. We show that the envelopes of the B[e]SG are generally variable. Broadband polarimetry data show that the envelopes are definitely non-spherically symmetric and large non-axisymmetric ejections may occur. In addition to that, spectropolarimetry is coming of age as a tool to study the B[e]SG envelope structure.

研究の動機と目的

• マゼランスダントのB[e]超巨星の周囲物質環境の幾何学的・物理的構造を偏光技術を用いて特定すること。
• スペクトル特徴における偏光を分析することで、電子散乱、レイリー散乱、ほこり散乱の各メカニズムの役割を調査すること。
• 時間分解帯域幅および分光偏光観測を通じて、環境の変動性および非対称性を評価すること。
• 分光偏光法が非軸対称な流れにおける線形成領域および速度構造を解明できるかどうかを検証すること。
• B[e]SG環境におけるほこり散乱の診断として、円偏光の可能性を評価すること。

提案手法

• チリのLNAおよびCTIOに設置された60cmおよび1.6m望遠鏡を用いて、ストークスパラメータQ、U、Iを測定する帯域幅光学偏光観測を実施した。
• CTIOの Blanco 4m望遠鏡で、カスタムの IRAF ベースのデータ還元パイプラインを用いて分光偏光観測を行い、スペクトル線にわたる偏光を抽出した。
• ゼロ傾き位置角法を用いて、銀河間偏光補正を実施し、環境の固有偏光を分離した。
• Q-U 図から偏光度（P = √(Q² + U²)）および位置角（2θ = tan⁻¹(U/Q)）を分析し、非対称性および散乱幾何学的構造を推定した。
• 偏光スペクトルをモデル化することで、トムソン散乱、レイリー散乱、ほこり散乱の寄与を区別した。
• 偏光フラックスにおけるP-Cygniプロファイルを用いて、内側の環境領域における速度構造および散乱起源を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マゼランのB[e]SGsで観測された偏光の主因となる散乱メカニズム（電子、ほこり、分子）は何か？
• RQ2 偏光度および位置角は、発光線および吸収線の間でどのように変化するか？ これにより環境の3次元的構造はどのような情報を示すか？
• RQ3 周囲物質環境がどれほど非球形かつ非対称的であるか？ また、非軸対称的噴出を裏付ける証拠は何か？
• RQ4 分光偏光法は、スペクトル線にわたる偏光の変化を検出できるか？ その変化は散乱領域の位置および運動学に何を示唆するか？
• RQ5 円偏光の証拠はあるか？ もしあるならば、それは環境内にほこりが存在することを何を示唆するか？

主な発見

• 帯域幅偏光観測により、マゼランのB[e]SGsが非球形な環境を持つことが確認され、固有偏光は顕著な非対称性および非軸対称的噴出を示している。
• 分光偏光観測により、Hβ や [FeII] 4927Å などの発光線にわたって偏光が減少することが判明し、線発光がより広範囲で偏光度が低い領域から発生していることを示している。
• Hβ の偏光フラックスにおけるP-Cygniプロファイルは、散乱が拡張する環境の内側、高速度領域で発生していることを示唆している。
• 非白色の偏光スペクトル（偏光フラックスが直接フラックスよりも青い）は、純粋な電子散乱を超えて、ほこりや水素連続スペクトル透過率の寄与を示している。
• [FeII] 4586Å および 4632Å の線では、偏光が低下し、位置角の変化が最小限に抑えられているため、線発光領域よりも星に近い場所で散乱が発生していることが一貫している。
• 円偏光の検出はほこり散乱を支持するものであり、今後の近赤外偏光観測によるこの仮説のさらなる検証が推奨される。