[論文レビュー] The binary Be star $δ$ 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 23被引用数 5

ひとこと要約

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、この研究では2011年の近日点通過の1年前および1年後に、連星Be星δ Scorpiiの周囲円盤を追跡した。2010年から2012年の間に、円盤は平均して0.2 km s⁻¹の速度で拡張しており、エポック間で非対称な形態を示したが、これは同伴星による潮汐的摂動のためと考えられる。ただし、スペクトロスコピックなプロファイルにさらなる変化がないにもかかわらず、非対称性は時間経過とともに「凍結」されているように見える。

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 $δ$ 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$γ$ (2.172\,$μ$m) and $\ion{He}{i}$ (2.056\,$μ$m). We detected some important changes in $δ$ 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年の近日点通過の周囲でδ Scorpiiの周囲円盤の進化を調査すること。
• 連星同伴星との潮汐的相互作用が、円盤の幾何学的形状および運動論的特性に顕著に影響を及ぼすかどうかを特定すること。
• 干渉計測定およびスペクトロスコピックデータを用いて、円盤の長期的安定性および成長速度を評価すること。
• 観測された円盤構造の非対称性の起源を理解し、近日点通過後の持続性を解明すること。

提案手法

• KバンドにおけるVLTI/AMBERを用いた高スペクトル分解能（12,000）のスペクトロ干渉計測定により、円盤の幾何学的形状および運動論的特性を調査した。
• Brγ（2.172 μm）およびHe I（2.056 μm）の発光線を観測し、円盤構造および速度場を分析した。
• 微分 visibilities、微分位相、およびクロージャ位相の測定により、非対称な円盤形態を再構築した。
• 2010年（近日点前）および2012年（近日点後）のデータを比較し、円盤の進化および成長を追跡した。
• ケプラーロトーションおよび粘性拡張を仮定した円盤運動論のモデル化により、拡張速度を導出した。
• Riviniusら（2012）のスペクトロスコピックデータを用いて、近日点に近い時期に円盤の変化が起きたタイミングを制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近日点通過によってδ Scorpiiの周囲円盤構造に測定可能な変化が誘発されたか？
• RQ2 2010年から2012年の間の円盤拡張速度はどの程度であり、それは粘性拡張モデルまたは排出円盤モデルと整合的か？
• RQ3 スペクトロスコピックプロファイルに顕著な変化がないにもかかわらず、2010年と2012年に異なる非対称的形態を示すのはなぜか？
• RQ4 2012年に観測された持続的非対称性の起源は何か？また、それは同伴星との潮汐的相互作用とどのように関係しているか？
• RQ5 長期間にわたる非対称性が存在するにもかかわらず、2011年7月から2012年6月にかけてV/Rプロファイルがほぼ一定のまま維持されるのはなぜか？

主な発見

• 2010年4月から2012年6月の間に、δ Scorpiiの周囲円盤は平均して0.20 ± 0.11 km s⁻¹の速度で拡張しており、2000年から2007年の測定結果とも整合的である。
• Brγ線の発光領域は約40%拡大し、2.3 ± 1.3 R⋆の増加に相当するが、He I線は測定誤差の範囲内でわずかに8%の増加にとどまった。
• 両エポックで円盤は非対称であったが、形態的差異が明確に認められ、近日点通過後に構造的変化が生じたことを示している。
• 2012年に観測された非対称性は、おそらく連星同伴星による潮汐的摂動に起因すると考えられ、スペクトロスコピックデータから近日点付近で主要な変化が観測された。
• 非対称性の原因が潮汐的摂動であるにもかかわらず、2011年7月から2012年6月にかけて、円盤構造やV/Rプロファイルにさらなる進化や進動は観測されず、非対称性が「凍結」された状態にあると考えられる。
• Brγ線は対称モデルとの適合度がHe Iより悪く、これはBrγが形成される低励起状態の外側円盤領域に、より強い潮汐的影響が及んでいる可能性を示唆している。