[論文レビュー] Probing the accretion-ejection connection with VLTI/AMBER: High spectral resolution observations of the Herbig Ae star HD163296

R. García López, Л. В. Тамбовцева+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2015

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 44被引用数 30

ひとこと要約

本研究では、高スペクトル分解能のVLTI/AMBER干渉計測定（R ~ 12,000）を用いて、ヘルビッジAe星HD 163296のBrγ線発光領域を調査し、その発光が0.04 AU以内で発生するコンパクトで磁気的・遠心力駆動の円盤風から来ることを明らかにした。これは、ダストのサブリマシオン半径よりもはるかに内側に位置する。観測とモデリングの両方が、Brγ線発光が主に円盤風由来であり、磁気圏降着とは異なることを確認し、サブAUスケールにおける降着・噴出の関係に長年の曖昧さを解消した。

ABSTRACT

Accretion and ejection are tightly connected and represent the fundamental mechanisms regulating star formation. However, the exact physical processes involved are not yet fully understood. We present high angular and spectral resolution observations of the Br Gamma emitting region in the Herbig Ae star HD163296 (MWC275) in order to probe the origin of this line and constrain the physical processes taking place at sub-AU scales in the circumstellar region. By means of VLTI-AMBER observations at high spectral resolution (R~12000), we studied interferometric visibilities, wavelength-differential phases, and closure phases across the Br Gamma line of HD163296. To constrain the physical origin of the Br Gamma line in Herbig Ae stars, all the interferometric observables were compared with the predictions of a line radiative transfer disc wind model. The measured visibilities clearly increase within the Br Gamma line, indicating that the Br Gamma emitting region is more compact than the continuum. By fitting a geometric Gaussian model to the continuum-corrected Br Gamma visibilities, we derived a compact radius of the Br Gamma emitting region of ~0.07+/-0.02AU (Gaussian half width at half maximum; or a ring-fit radius of ~0.08+/-0.02AU). To interpret the observations, we developed a magneto-centrifugally driven disc wind model. Our best disc wind model is able to reproduce, within the errors, all the interferometric observables and it predicts a launching region with an outer radius of ~0.04AU. However, the intensity distribution of the entire disc wind emitting region extends up to ~0.16AU. Our observations, along with a detailed modelling of the Br Gamma emitting region, suggest that most of the Br Gamma emission in HD163296 originates from a disc wind with a launching region that is over five times more compact than previous estimates of the continuum dust rim radius.

研究の動機と目的

• HD 163296におけるBrγ線発光の起源を解明すること。これは降着および噴出プロセスの主要なトレーサーである。
• サブAUスケールでの空間的スケールで、Brγ線発光が磁気圏降着由来か円盤風由来かを測定することにより、その起源を特定すること。
• 高スペクトル分解能の干渉計測定観測を用いて、発光領域の発生半径と構造を制約すること。
• 磁気的・遠心力駆動の円盤風モデルが観測された干渉計測定シグネイチャを再現できるかを検証すること。
• 内側の circumstellar スケールにおける降着と噴出の物理的関係を明確化し、支配的発光メカニズムを同定すること。

提案手法

• VLTI/AMBERを用いた高スペクトル分解能（R ~ 12,000）の分光的干渉計測定を行い、Brγ線を複数のスペクトルチャンネルでサンプリングした。
• Brγ線全域で干渉計測定観測量（可視度、波長差分位相、クロージャ位相）を測定し、連続スペクトル寄与分を補正した。
• 連続スペクトル補正済みBrγ可視度に幾何的ガウス分布およびリングモデルをフィットさせ、発光領域のサイズ（0.07 ± 0.02 AU HWHM）を導出した。
• 磁気的・遠心力駆動の円盤風を想定した線放射輸送モデルを構築し、干渉計測定観測量をシミュレートした。
• 観測された可視度、差分位相、クロージャ位相、および線プロファイルと一致するよう、モデルを繰り返し調整した。最良適合モデル（MW6）は、観測誤差範囲内で一致した。
• 代替発光メカニズムの寄与を評価するため、円盤風と磁気圏成分を併せ持つハイブリッドモデルを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HD 163296におけるBrγ線発光は、円盤風内か磁気圏降着柱内か、どちらで主に発生しているか？
• RQ2 Brγ線発光領域の空間的スケールは何か？ また、ダストのサブリマシオン半径と比較するとどうか？
• RQ3 磁気的・遠心力駆動の円盤風モデルは、観測された干渉計測定シグネイチャ（可視度、差分位相、クロージャ位相）を再現できるか？
• RQ4 Brγ線発光のコンパクトなサイズは、円盤風由来と整合的か？ それとも、磁気圏成分を必要とするか？
• RQ5 円盤風の発生半径は、従来の研究で推定された内側ダストリム半径と比較してどうか？

主な発見

• Brγ線発光領域は連続スペクトルよりもコンパクトで、ガウス分布の半値全幅（HWHM）半径は0.07 ± 0.02 AUであった。
• Brγ線発光のリングフィット半径は0.08 ± 0.02 AUであり、コンパクトで局所化された発光領域であることを確認した。
• 最良適合の円盤風モデル（MW6）は、すべての干渉計測定観測量（可視度、差分位相、クロージャ位相、線プロファイル）を観測誤差範囲内で再現した。
• 円盤風は約0.04 AUの外側半径で発生しており、以前の研究で報告されたダストのサブリマシオン半径（0.19–0.45 AU）よりもはるかに内側に位置する。
• 全円盤風発光領域は約0.16 AU（15 R*）まで延びており、発生領域はコンパクトであるが、発光構造全体は拡張していることを示している。
• 観測結果は、Brγ線発光が純粋に磁気圏由来である可能性を排除しており、コンパクトなサイズと干渉計測定シグネイチャは、円盤風のようなより拡張した成分を必要としている。