[論文レビュー] The binary Be star $\delta$ Scorpii at high spectral and spatial resolution : II The circumstellar disk evolution after the periastron

A. Meilland, P. Stee+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2013

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 22被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、2011年の近日点通過の1年前と1年後の状況を、高スペクトル分解能および空間分解能を有するVLTI/AMBER干渉計を用いて、連星Be星δ Scorpiiの周囲円盤の進化を追跡した。2010年から2012年にかけてBrγ線幅（FWHM）が5.5から7.8 R⊙に増加し、40%の増加を示した。これは平均的な円盤拡張速度が0.20 ± 0.11 km s⁻¹に相当する。この変化は、伴星との潮汐相互作用に起因する可能性があるが、近日点通過後の円盤の非対称性は「凍結」された状態にあるように見える。

ABSTRACT

Classical Be stars are hot non-supergiant stars surrounded by a gaseous circumstellar disk that is responsible for the observed infrared (IR) excess and emission lines. The influence of binarity on these phenomena remains controversial. We followed the evolution of the environment surrounding the binary Be star $\delta$ Scorpii one year before and one year after the 2011 periastron to check for any evidence of a strong interaction between its companion and the primary circumstellar disk. We used the VLTI/AMBER spectro-interferometric instrument operating in the K band in high (12000) spectral resolution to obtain information on both the disk geometry and kinematics. Observations were carried out in two emission lines: Br$\gamma$ (2.172\,$\mu$m) and $\ion{He}{i}$ (2.056\,$\mu$m). We detected some important changes in $\delta$ Scorpii's circumstellar disk geometry between the first observation made in April 2010 and the new observation made in June 2012. During the last two years the disk has grown at a mean velocity of 0.2\,km\,s$^{-1}$. This is compatible with the expansion velocity previously found during the 2001-2007 period. The disk was also found to be asymmetric at both epochs, but with a different morphology in 2010 and 2012. Considering the available spectroscopic data showing that the main changes in the emission-line profiles occurred quickly during the periastron, it is probable that the differences between the 2010 and 2012 disk geometry seen in our interferometric data stem from a disk perturbation caused by the companion tidal effects. However, taking into account that no significant changes have occurred in the disk since the end of the 2011 observing season, it is difficult to understand how this induced inhomogeneity has been "frozen" in the disk for such a long period.

研究の動機と目的

• 2011年の近日点通過後の連星Be星δ Scorpiiの周囲円盤の長期的進化を調査すること。
• 伴星との潮汐相互作用が、円盤の幾何学的形状や運動学的性質に顕著な変化を引き起こすかどうかを特定すること。
• 高分解能干渉計データを用いて、円盤の安定性と成長率を評価すること。
• 2010年（近日点前）と2012年（近日点後）の干渉計観測を比較し、近日点後の円盤進化を検出すること。
• 潮汐力が観測された発光線幅の非対称性を形作る役割を評価すること。

提案手法

• Kバンドで高スペクトル分解能（R = 12,000）を有する分光干渉計データをVLTI/AMBER装置を用いて取得した。
• 円盤構造と運動学的性質を調査するために、Brγ（2.172 µm）およびHe i（2.056 µm）の2本の発光線を観測した。
• 複数の基線および位置角における基線カバレッジ、輝度関数および位相測定値を用いて、円盤の幾何学的形状を再構築した。
• 円盤のFWHM、等価幅、位置角といったパラメータを含む軸対称的ケプラー円盤モデルを干渉計データにフィットした。
• 2010年4月（近日点前）と2012年6月（近日点後）のモデルフィットを比較し、時間的進化を検出した。
• 標準星HD 139663とフレームトラッカーFINITOを用いて、機器的およびキャリブレーション効果を補正した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2010年から2012年にかけて、特に2011年の近日点通過後に、δ Scorpiiの周囲円盤に測定可能な構造的変化が生じたか？
• RQ2 円盤拡張の速度は何か？ これは粘性拡張円盤モデルや噴出駆動モデルと整合的か？
• RQ3 2010年と2012年の観測で観測された円盤の非対称性は、連星伴星による潮汐的摂動に起因するか？
• RQ4 予想される潮汐的不均一性の力学的進化とは対照的に、スペクトロスコピックデータでは非対称性が変化していないのはなぜか？
• RQ5 BrγとHe i発光線の運動学的および幾何学的性質にどのような相違があり、それらが円盤構造に何を示唆するか？

主な発見

• δ Scorpiiの周囲円盤は2010年から2012年にかけて40%の拡張を示し、Brγ線幅（FWHM）は5.5 ± 1.0 R⊙から7.8 ± 0.3 R⊙に増加した。
• 平均的な円盤拡張速度は0.20 ± 0.11 km s⁻¹と測定され、2000–2007年の以前の測定値および粘性放出円盤モデルと整合的である。
• He i線ではFWHMがわずかに8%増加（4.5 ± 0.5 R⊙から4.9 ± 0.2 R⊙に）したにとどまり、Brγに比べて発光領域がはるかにコンパクトであることが示唆された。
• 両時点とも円盤は非対称であったが、2010年と2012年の間で明確な構造的差異が認められ、近日点通過後の構造的変化が示された。
• Riviniusら（2012年）が近日点通過中に観測したスペクトロスコピックなV/R比の変化は数日以内に発生したため、急速な潮汐的摂動が観測された非対称性の原因である可能性が高い。
• 近日点付近での急激な変化にもかかわらず、2012年のデータでは円盤の非対称性に顕著な進化は認められず、不均一性が長期間にわたり「凍結」されている可能性がある。