[論文レビュー] Post-Red Supergiants

R. D. Oudmaijer, Ben Davies+2 more|ArXiv.org|Jan 15, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、赤超巨星とWolf-Rayet星の間の遷移的対象としてのイエローハイパージェント（YHG）を焦点に、質量関連の進化における後赤超巨星段階をレビューする。近赤外干渉計法、積分場分光法、偏光測定法を用いて、IRC +10420とHD 179821の2つのYHGのみが赤超巨星分岐から離脱した明確な証拠を示しており、両者とも極端な質量放出、変動する偏光、複雑な周囲星間構造を示す。これは、YHGが質量関連の進化段階をつなぐ役割を果たし、星雲の形態を形作る上で重要であることを示している。

ABSTRACT

The yellow hypergiants are found in a stage between the massive Red Supergiants and the Wolf-Rayet stars. This review addresses current issues concerning the evolution of massive stars, concentrating on the transitional post-Red Supergiant phase. Few yellow hypergiants are known and even fewer show direct evidence for having evolved off the Red Supergiant branch. Indeed, only two such rare objects with clear evidence for having gone through of a previous mass losing phase are known, IRC +10420 and HD 179821. We will review their properties and present recent results employing near-infrared interferometry, integral field spectroscopy and polarimetry. Finally, their real-time evolution is discussed.

研究の動機と目的

• 赤超巨星段階に続く進化段階、特に希少な後赤超巨星またはイエローハイパージェント（YHG）段階を調査すること。
• YHGの物理的性質と質量放出行動を、ハーツプリング＝ルッセル（HR）図における位置を踏まえて特定すること。
• 周期的な質量放出によって引き起こされる「イエローボイドへの反動」現象の背後にあるメカニズムを理解すること。
• 干渉計法、分光法、偏光測定法などの高分解能技術を用いてYHGの周囲環境を分析すること。
• YHGが赤超巨星とWolf-Rayet星の間の進化系列において果たす役割を明確にすること。

提案手法

• 近赤外干渉計法を用いて、特にIRC +10420とHD 179821のYHG周囲の星間物質の空間的構造を解明した。
• 積分場分光法を適用し、星周ガス内の速度構造と温度分布をマッピングした。これにより、高速な噴出流と変動する発光特徴が明らかになった。
• 写真偏光測定法を用いて、ストークスQおよびUパラメータを測定し、星周物質の非球対称性と星の非対称性を評価した。
• 偏光の変動をHα等価幅の変化と相関させ、特にIRC +10420においてイオン化状態と質量放出ダイナミクスを推定した。
• 長期的モニタリングデータを用いて、HR図における運動を追跡し、数十年にわたる温度および明るさの変動を分析した。
• HD 179821の高い偏光は、周囲星間構造の散乱モデルとは異なり、星の表面自体の非対称性（例：明るいスポットや脈動）に起因すると提案した。これは標準的な散乱モデルに挑戦するものである。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 イエローハイパージェントは、赤超巨星からWolf-Rayet星への移行において、どのような進化的意義を有するか？
• RQ2 YHGで観測される「イエローボイドへの反動」現象を引き起こす物理的メカニズムは何か？
• RQ3 IRC +10420とHD 179821の間で、質量放出率と周囲星間構造にどのような相違があり、それらが後赤超巨星段階の進化をどのように明らかにするか？
• RQ4 HD 179821は球対称なダストシェルとほとんどイオン化ガスを持たないにもかかわらず、なぜ高い偏光を示すのか？
• RQ5 高分解能偏光測定法と干渉計法は、YHGの周囲星間環境の幾何学的・力学的性質をどの程度まで制約できるか？

主な発見

• 赤超巨星分岐から離脱した明確な証拠を示すYHGは、IRC +10420とHD 179821の2つに限られ、これらが後赤超巨星候補としての役割を果たしていることを確認した。
• IRC +10420は、Hα等価幅の増加と相関する強い偏光を示しており、時間的に変化する非対称でイオン化された星周物質シェルであると示唆された。
• HD 179821は、球対称なダストシェルと最小限のイオン化ガスを持つにもかかわらず、高いかつ変動する偏光を示しており、これは星の光球面自体からの非対称放射に起因する可能性がある。
• 両星とも繰り返しHR図のループを経験しており、周期的な質量放出と光学的厚い仮想光球面の形成によって引き起こされる温度および明るさの振動が観測された。
• YHGにおける質量放出エピソードの期間は、約10年（例：HR 8752）から約45年（例：M33内のVar A）の範囲にあり、一部の例では急速な冷却と再加熱の段階が観測された。
• 近年の観測、特に巨大銀河集団やSAGE調査からのデータにより、既知の銀河ヒューパージェントの数は2倍以上に増加し、より深い統計的および物理的分析が可能になった。