[論文レビュー] The 2021 outburst of RS Oph: a pictorial atlas of the spectroscopic evolution. II. From day 19 to 102 (solar conjunction)

U. Munari, P. Valisa|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2022

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、太陽合食までをカバーする2021年RS Ophの新星爆発の19日目から102日目までの高分解能分光アトラスを提示する。これは滑らかな分光的進化を示しており、2つの明確な噴出物質成分が存在する。高速で減速しない噴出物質はガウス型プロファイルを生じるが、低速で三重ピーク型のプロファイルは双極的噴出と赤道トーラスに関連している。6825 Åでのコロナラインおよびラーマン散乱は、中性風が持続し、87日頃まで継続する電離過程が続くことを示している。

ABSTRACT

We present the second part (days 19 to 102) of our high-resolution Echelle atlas of the spectral evolution of RS Oph during the 2021 nova outburst. Some quick conclusions that can be drawn are: (1) the spectra evolution has progressed smoothly, suggesting that both the expansion of the ejecta through the pre-existing RG wind and the photo-ionization from the central source did not encountered sudden discontinuities prior to switch-off of the nuclear burning; (2) the 2021 spectral evolution is similar to that of the 2006 eruption, with a mirror-appearance of the triple-peaked line profiles (blue peak brighter than red in 2006, the opposite in 2021); (3) the evolution of the triple-peaked profiles progressed similarly through different excitation and ionization degrees, suggesting an origin in a bipolar outflow nested to an equatorial torus; (4) the time-behavior of coronal emission lines appears quite smooth, both in terms of radiated flux as well as evolution of the triple-peaked profiles, with a plateau at maximum lasting up to about day 87; (5) there seems to exist within RS Oph two distinct types of ejecta: one fast moving and producing Gaussian-like line profiles (primarely [NII] and [OIII]), that keep expanding at FWHM=1000 km/s with no sign of ongoing deceleration during the two months leading up to Solar conjunction, and slower moving ejecta giving rise to the triple-peaked line profiles (HeI, HeII, coronal lines, and also Balmer lines at later times), for which the separation in velocity of blue and red peaks is still shrinking at the time of Solar conjunction when it reaches an average of 330 km/s; (6) the "symbiotic band" at 6825 Ang, due to Raman scattering of OVI 1032 by neutral hydrogen, appears simultaneously with the coronal lines: its very presence indicates that a sizeable part of the wind of the red giant has remained neutral during the development of coronal lines.

研究の動機と目的

• 2021年新星爆発の19日目から102日目までの詳細な分光的進化を記録し、初期の高電離線の出現から太陽合食までの期間をカバーすること。
• 特に三重ピーク型構造を示す発光ラインプロファイルの時間的進化を分析し、噴出物質の幾何学的形状と運動学的特性を推定すること。
• コロナラインおよび6825 Åでのラーマン散乱特徴の挙動を調査し、赤色巨星の風の状態と電離条件を評価すること。
• 2006年の爆発と比較し、分光的プロファイルの対称性と軌道位相の影響を検討すること。
• 将来のモデリングと多波長支援を可能にするため、一貫性のある高S/Nで絶対フラックスキャリブレーションが施されたデータセットを確立すること。

提案手法

• イタリアアルプスのヴァレーゼ0.84mおよびアジャイゴ1.82m望遠鏡に搭載された機器を用いて、毎日高分解能エッケル分光測定を実施した。
• アジャイゴ1.22m、1.82m、ヴァレーゼ0.84mの3台の望遠鏡で同一のIRAFTベースのデータ還元およびキャリブレーション手順を適用し、分光的一致性を確保した。
• すべての観測地点で一貫したスペクトルフォトメトリック標準を用いて、絶対フラックスキャリブレーションを可能にした。
• 特定の日付における3200–8000 Åのスペクトルを提示し、42回の観測エポックで絶対フラックスキャリブレーション済みのラインプロファイルに焦点を当てた。
• HeI、HeII、コロナライン、バルマー線を対象に、ラインプロファイル、FWHM、統合フラックス、およびドップラー速度シフトの時間的進化を分析した。
• 2006年の爆発と比較し、プロファイルの形状と速度進化を用いて、軌道位相依存性を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 19日目から102日目までのRS Ophの分光的進化は、噴出物質のダイナミクスと中心天体の電離放射出力の両者をどのように反映しているか？
• RQ2 観測された三重ピーク型ラインプロファイルの非対称性（2006年は青ピークが明るく、2001年は赤ピークが明るい）の原因は何か？また、これは軌道位相とどのように関係しているか？
• RQ3 ラインプロファイルに観測された2つの明確な噴出物質成分（高速ガウス型と低速三重ピーク型）の性質は何か？
• RQ4 コロナラインおよび6825 Åでのラーマン散乱特徴の進化はどのように進行し、赤色巨星の風の電離状態を何を示しているか？
• RQ5 三重ピーク型プロファイルの速度分離の減少率に、約30日目で不連続性が見られるのはなぜか？

主な発見

• 19日目から102日目までの分光的進化は滑らかに進行し、核燃焼の停止に先立つ噴出物質の拡張や光電離の主要な不連続性は観測されなかった。
• 2021年の爆発は、2006年の爆発とは鏡像的な三重ピーク型プロファイルを示しており、これは2つの爆発が赤色巨星同伴星に対して反対の軌道位相で発生したためと推定される。
• 三重ピーク型ラインプロファイルの速度分離は、30日目までは1日あたり-10 km s⁻¹の割合で減少したが、その後は-1 km s⁻¹に低下し、構造的または力学的転換を示している。
• コロナライン [FeX]、[FeXI]、[FeXIV] は87日頃にフラックスのプラトーに達し、核燃焼の停止後に白色矮星が徐々に冷却・澄み切る過程に一致する。
• 2つの明確な噴出物質成分が特定された：高速噴出物質（FWHM ≈ 1000 km s⁻¹）は83日間にわたり減速を示さず、低速噴出物質（太陽合食時の速度分離は約330 km s⁻¹）は三重ピーク型プロファイルを生成している。
• 6825 Åでのラーマン散乱帯とコロナラインが同時に出現し、共に進化することは、ピーク電離状態期においても赤色巨星風の顕著な割合が中性のまま残っていることを示しており、87日頃まで持続した。