[論文レビュー] STIS UV spectroscopy of early B supergiants in M31

Fabio Bresolin, Rolf‐Peter Kudritzki+5 more|Jul 16, 2002

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、近太陽金属量における星風と風運動量-光度関係（WLR）を調査するため、M31における6つの初期B型超巨星のSTIS UV分光法を用いて、N v、Si iv、C ivの共鳴線の高分解能P-Cygniプロファイルフィッティングを実施した。その結果、M31の超巨星における星風特性は、銀河系の類縁体と一致しており、以前の低分解能データによる風の弱体化の可能性とは対照的に、顕著な風の弱体化は認められなかった。

ABSTRACT

We analyze STIS spectra in the 1150-1700 Angstrom wavelength range obtained for six early B supergiants in the neighboring galaxy M31. Because of their likely high (nearly solar) abundance, these stars were originally chosen to be directly comparable to their Galactic counterparts, and represent a much-needed addition to our current sample of B-type supergiants, in our efforts to study the dependence of the Wind Momentum-Luminosity Relationship on spectral type and metallicity. As a first step to determine wind momenta we fit the P-Cygni profiles of the resonance lines of N V, Si IV and C IV with standard methods, and derive terminal velocities for all of the STIS targets. From these lines we also derive ionic stellar wind column densities. Our results are compared with those obtained previously in Galactic supergiants, and confirm earlier claims of `normal' wind line intensities and terminal velocities in M31. For half of the sample we find evidence for an enhanced maximum turbulent velocity when compared to Galactic counterparts.

研究の動機と目的

• 高分解能STIS UV分光法を用いてM31の初期B型超巨星の星風特性を測定し、WLRの改良されたキャリブレーションを実現すること。
• M31の超巨星と銀河系のものとの間で、端速度とイオン密度を比較し、金属量の影響を評価すること。
• M31における風の弱体化を示唆する低分解能IUEおよびFOSデータとの矛盾を解消すること。
• WLRキャリブレーションのための、正確な距離と近太陽金属量を持つ初期B型超巨星の重要なデータセットを提供すること。
• UV分光法と高分解能可視光分光法を組み合わせて風運動量を導出する基盤を築くこと。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡を用いて、M31の6つの初期B型超巨星の高分解能STIS UV分光法（1150–1700 Å）を取得した。
• 標準的な星風モデル手法を用いて、共鳴線（N v、Si iv、C iv）のP-Cygniプロファイルをフィッティングし、端速度とイオン密度を導出した。
• 銀河系のOBA超巨星（例：HD 149038、HD 148688）の観測線プロファイルと比較することで、風の強度と金属線の含有量を評価した。
• 特にスペクトル形状と線深さの比較のために、アーカイブのIUEおよびHST/FOSデータを用いてクロスキャリブレーションと文脈の提供を行った。
• 酸素分圧の推定のため、差分元素分析と光電離モデル（McGaugh 1991; Kobulnicky et al. 1999）を適用し、H II領域データから酸素分圧を算出した。
• 過去の研究（Haser 1995; Howarth et al. 1997）からの端速度データを統計的比較のための参照として使用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低分解能IUEデータが示唆したように、M31の初期B型超巨星の星風は、銀河系のものと比べて顕著に弱いのだろうか？
• RQ2 M31のB型超巨星における共鳴線の端速度と線プロファイル形状は、類縁のスペクトル型と近太陽金属量を持つ銀河系の対応物と一致するのだろうか？
• RQ3 M31のB型超巨星における風の乱流度は、銀河系の超巨星と比べて高めであり、増幅の兆候を示しているのだろうか？
• RQ4 M31におけるUV共鳴線からのイオン密度は、銀河系のものと比べてどうなっており、風質量損失率にどのような含意を持つのか？
• RQ5 M31の超巨星の風特性は、近太陽金属量における風運動量-光度関係（WLR）をどの程度支持しているのか？

主な発見

• 6つのM31の初期B型超巨星のすべての端速度は、同スペクトル型の銀河系B型超巨星と一致しており、顕著なずれは観測されなかった。
• M31の星におけるN v、Si iv、C iv線のP-Cygniプロファイルは、スペクトル型がO9.7 Iabで近太陽金属量を持つ銀河系星HD 149038と、形状、深さ、端速度の点で良好に一致した。
• サンプルの半数について、銀河系の対応物よりも最大乱流速度が高めである証拠が得られ、風構造またはマイクロ乱流に差異がある可能性を示唆した。
• UV共鳴線からのイオン密度は、通常の風線強度と一致しており、M31における風の弱体化の不在を支持した。
• M31超巨星における酸素分圧は、近太陽値と一致しており、1つの星（OB 8-17）がわずかに低い値（8.4 dex）を示したが、差分分析後の銀河系内分散の範囲内に収まった。
• 全体的なスペクトル外観、特に金属線吸収の有無は、銀河系の星と一致しており、風駆動元素における顕著な金属量差異は認められなかった。