[論文レビュー] Stellar and Wind Properties of LMC WC4 stars - A metallicity dependence for Wolf-Rayet mass-loss rates

P. A. Crowther, Luc Dessart+3 more|ArXiv.org|Jun 14, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 48被引用数 118

ひとこと要約

本研究は、線分けると風のクラッキングを含む高度なモデル大気を用いて、FUSEおよびHSTの紫外線（UV）および地上望遠鏡（MSSSO、NTT）の分光観測を統合し、6つのLMC WC4 Wolf-Rayet星の星間物性および風の性質を再評価した。金属量に依存する質量放出率のスケーリング（~Z^0.5）が得られ、銀河と比較してLMCの風密度が低く、亜型分布が異なる理由が説明された。LMC WC4星の超新星前質量は11–19 M☉であり、SN 1998bwのようなType Ic超新星の前身星と整合的である。

ABSTRACT

We use ultraviolet space-based (FUSE, HST) and optical/IR ground-based (2.3m MSSSO, NTT) spectroscopy to determine the physical parameters of six WC4-type Wolf-Rayet stars in the Large Magellanic Cloud. Stellar parameters are revised significantly relative to Grafener et al. (1998) based on improved observations and more sophisticated model atmosphere codes, which account for line blanketing and clumping. We find that stellar luminosities are revised upwards by up to 0.4 dex, with surface abundances spanning a lower range of 0.1

研究の動機と目的

• 高分解能UVおよび可視光/赤外分光観測を用いて、LMC WC4星の物理的パラメータを再評価する。
• 風のクラッキングと線分けるをモデル大気に組み込むことで、過去の質量放出率推定値の不一致を解消する。
• 同じ光度および元素組成を持つLMCおよび銀河のWC星を比較することで、Wolf-Rayet星の質量放出率の金属量依存性を調査する。
• LMCおよび銀河のWC星の超新星前質量を特定し、Type Ic超新星の前身星としての整合性を評価する。
• 風密度と温度の両方がWCスペクトル亜型を定義する役割を果たす中で、特にC iii λ5696線の感受性を解明する。

提案手法

• 6つのLMC WC4星に対して、遠紫外線（FUSE）および可視光/赤外線（HST、MSSSO、NTT）分光観測を実施し、狭帯域光度測定を併用した。
• 線分けると風のクラッキングを含む高度なモデル大気コード（Hillier & Miller 1998）を適用し、観測されたスペクトル特徴に適合させた。
• 合成スペクトルフィッティングを用いて、星のパラメータ（効果的温度、光度、質量放出率、表面元素比（C/He、O/He））を導出した。
• 距離が既知の銀河のWC5–8星と同等のモデリング手法を用いて一貫性を確保し、比較した。
• 進化モデルを用いて、風の暗黒化効果を考慮した現在および超新星前の質量を推定した。
• C iii λ5696線が風密度にどれほど感受性があるかを定量的に評価し、LMCと銀河のWC星における亜型差を説明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラッキングと線分けるを含む見直しモデル大気を用いることで、LMC WC4星の光度および質量放出率にどのような影響が生じるか？
• RQ2 LMCと銀河のWC星を比較することで、Wolf-Rayet星の質量放出率が金属量にどのように依存するか？
• RQ3 表面元素比と光度が類似しているにもかかわらず、なぜLMC WC4星は銀河のWC5–8星と比較して系統的に風密度が低いのか？
• RQ4 温度よりも風密度が、WC星のスペクトル亜型分布を決定づける程度はどの程度か？
• RQ5 LMC WC4星の推定された超新星前質量は、SN 1998bwのようなType Ic超新星に必要なものと整合的か？

主な発見

• Gräfenerら（1998）と比較して、LMC WC4星の星の光度は最大0.4デシベル上昇し、現在は約10^5.7 L☉に達している。
• 風のクラッキングを組み込むことで、質量放出率は以前の推定値より低く評価された。LMC WC4星は銀河のWC5–8星と比較して約0.2デシベル低い風密度を示している。
• 金属量依存性として質量放出率が~Z^0.5のスケーリングであると推定され、LMC（Z ~ 0.4 Z☉）の風密度が低くなる理由が説明された。
• C iii λ5696線は風密度に極めて感受性が高く、WC4とWC7亜型を区別する主な診断指標である。温度の影響は二次的である。
• LMC WC4星の超新星前質量は11–19 M☉と推定され、SN 1998bw（GRB 980425）のCOコア質量下限14 M☉と整合的である。
• 距離が既知の銀河のWC星は現在7–14 M☉の質量を有しており、SN 1997efのような明るいType Ic超新星の前身星としての役割を支持する。