[論文レビュー] The 2008 outburst in the young stellar system ZCMa: I. Evidence of an enhanced bipolar wind on the AU-scale

M. Benisty, F. Malbet+16 more|arXiv (Cornell University)|Jul 5, 2010

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 38被引用数 21

ひとこと要約

VLTI/AMBER干渉測定を用いてZ CMaの2008年増光時、Herbig Be星のAUスケール内領域に双極的風が検出された。分光的アストロメトリーおよび可視度データにより、ケプラーディスクまたは降着モデルは除外され、増光後にBr γ線が消えることは、増光がほこりによる遮蔽ではなく、質量噴出の増強によって引き起こされたことを示しており、高降着と強力な噴出の関連性を示唆している。

ABSTRACT

Accretion is a fundamental process in star formation. Although the time evolution of accretion remains a matter of debate, observations and modelling studies suggest that episodic outbursts of strong accretion may dominate the formation of the protostar. Observing young stellar objects during these elevated accretion states is crucial to understanding the origin of unsteady accretion. ZCMa is a pre-main-sequence binary system composed of an embedded Herbig Be star, undergoing photometric outbursts, and a FU Orionis star. The Herbig Be component recently underwent its largest optical photometric outburst detected so far. We aim to constrain the origin of this outburst by studying the emission region of the HI Brackett gamma line, a powerful tracer of accretion/ejection processes on the AU-scale in young stars. Using the AMBER/VLTI instrument at spectral resolutions of 1500 and 12 000, we performed spatially and spectrally resolved interferometric observations of the hot gas emitting across the Brackett gamma emission line, during and after the outburst. From the visibilities and differential phases, we derive characteristic sizes for the Brackett gamma emission and spectro-astrometric measurements across the line, with respect to the continuum. We find that the line profile, the astrometric signal, and the visibilities are inconsistent with the signature of either a Keplerian disk or infall of matter. They are, instead, evidence of a bipolar wind, maybe partly seen through a disk hole inside the dust sublimation radius. The disappearance of the Brackett gamma emission line after the outburst suggests that the outburst is related to a period of strong mass loss rather than a change of the extinction along the line of sight. Based on these conclusions, we speculate that the origin of the outburst is an event of enhanced mass accretion, similar to those occuring in EX Ors and FU Ors.

研究の動機と目的

• 90年間で観測された最大の増光イベントであるZ CMa連星系における2008年の光度増光の原因を調査すること。
• AUスケールで発光する高温ガスの物理的状態と幾何学的構造を制約すること、特にHI Br γ線は降着および噴出プロセスの主要 tracerである。
• 増光が消光の変化によるものか、それとも降着・噴出活動の内在的変化によるものかを特定すること。
• 高スペクトルおよび空間分解能干渉測定を用いて、Herbig Be星の内側領域にディスク・ウィンドまたは星風構造が存在するかを検証すること。
• 極端な降着状態におけるBr γ線の応答を分析することで、質量降着および噴出が高質量若星に果たす役割を評価すること。

提案手法

• スペクトル分解能1500および12,000で、Very Large Telescope Interferometer (VLTI) のAMBER装置を用いて、空間的および分光的に分解された干渉測定を実施した。
• Br γ線発光線の可視度および相対位相差を測定し、発光領域の特徴的サイズおよび空間的オフセットを導出した。
• 分光的アストロメトリーを適用して、赤シフト成分と青シフト成分の間の微小なずれを検出し、非対称な発光構造を特定した。
• 発光ガスの位置および運動学を分離するために、Br γ線発光と連続スペクトルの空間的および分光的特性を比較した。
• 観測されたアストロメトリック信号および可視度の変調を用いて、ケプラーディスクおよび降着モデルを除外し、双極的風幾何学を支持した。
• Balmer線吸収およびCOオーバートーン発光に関する既存データと組み合わせ、質量降着率および風の性質を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Z CMaの2008年光度増光の原因は、ほこりによる遮蔽か、それとも降着／噴出の増強か？
• RQ2 増光期におけるBr γ線を発光する高温ガスの幾何学的構造および運動学的性質は何か？
• RQ3 発光領域はケプラーディスク、降着ガス、それとも双極的風と整合的か？
• RQ4 増光後にBr γ線が消えることは、この出来事の物理的メカニズムに何を示唆するか？
• RQ5 観測された干渉測定シグナルはディスク・ウィンドまたは星風モデルで説明可能か？そして、これは高質量若星における降着・噴出の結合に何を示唆するか？

主な発見

• Br γ線の線形、アストロメトリック信号、可視度データは、ケプラーディスクや降着モデルとは整合せず、代わりに双極的風構造を示している。
• 赤シフト成分と青シフト成分の間の分光的アストロメトリックずれは、非対称な発光を確認し、ディスクの穴を通して観測された双極的幾何学的構造を支持している。
• Br γ線発光領域の特徴的サイズは、ほこりのサブリマシオン半径と整合的であり、発光が内側ディスクキャビティの内部に位置していることを示している。
• Br γ線発光は増光後に消失しており、これは線発光が一時的で、増光期にのみ関連するものであり、恒久的特徴ではないことを示している。
• 線の消失は連続スペクトルの輝度変化を伴わないため、増光は線路方向の消光変化によるものではなく、ある。
• 結果から、増光は質量降着の急増によって引き起こされ、一時的で強い双極的風が発生したことが示唆され、低質量星におけるEXorsおよびFUorsと類似したメカニズムである。