[論文レビュー] The environment of the fast rotating star Achernar - Thermal infrared interferometry with VLTI/MIDI and SIMECA modeling

P. Kervella, A. Domiciano de Souza+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2008

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、VLTI/MIDIを用いた熱赤外干渉計測定により、高速回転するBe星アケナールの極方向に位置する周囲星間環境を解像し、Nバンドの放射の13.4±2.5%を占め、FWHMが9.9±2.3 mas（約6 R⋆）であることを明らかにした。観測された放射は、過熱した極から発生する高速極風を想定したSIMECAモデルの予測と一致し、極方向に収束する流れの存在が裏付けられた。

ABSTRACT

Context: As is the case of several other Be stars, Achernar is surrounded by an envelope, recently detected by near-IR interferometry. Aims: We search for the signature of circumstellar emission at distances of a few stellar radii from Achernar, in the thermal IR domain. Methods: We obtained interferometric observations on three VLTI baselines in the N band (8-13 mic), using the MIDI instrument. Results: From the measured visibilities, we derive the angular extension and flux contribution of the N band circumstellar emission in the polar direction of Achernar. The interferometrically resolved polar envelope contributes 13.4 +/- 2.5 % of the photospheric flux in the N band, with a full width at half maximum of 9.9 +/- 2.3 mas (~ 6 Rstar). This flux contribution is in good agreement with the photometric IR excess of 10-20% measured by fitting the spectral energy distribution. Due to our limited azimuth coverage, we can only establish an upper limit of 5-10% for the equatorial envelope. We compare the observed properties of the envelope with an existing model of this star computed with the SIMECA code. Conclusions: The observed extended emission in the thermal IR along the polar direction of Achernar is well reproduced by the existing SIMECA model. Already detected at 2.2mic, this polar envelope is most probably an observational signature of the fast wind ejected by the hot polar caps of the star.

研究の動機と目的

• アケナール、すなわち高速回転するBe星の周囲で、熱赤外域（8–13 µm）の周囲星間放射を検出および特徴づけること。
• 干渉計測定による可視度測定を用いて、極方向の拡張した放射の角直径および放射寄与を特定すること。
• 星の既知の赤道付近の降着円盤を踏まえ、赤道方向の周囲星間物質の存在と性質を評価すること。
• 観測された干渉計測定データとアケナール環境のSIMECAモデルを比較し、モデルの予測能力を検証すること。
• 観測された赤外過剰が、熱的に過圧された極領域から発生する高速極風と整合的かどうかを調査すること。

提案手法

• Nバンド（8–13 µm）でスペクトル分解能R ≈ 30の条件下で、VLTIの3本の基線（UT1-UT4、UT1-UT2、UT3-UT4）を用いて、アケナールの熱赤外干渉計測定をMIDI機器で実施した。
• 同時写像と干渉計信号を記録できるSCIPHOTモードを用い、可視度の補正を改善した。
• 生データの処理とNバンド全域における補正済み二乗可視度（V²）の抽出に、MIAおよびEWSソフトウェアパッケージを適用した。
• 星の光球面に重ねて周囲星間環境を表すガウス型モデルを適合させ、環境の放射寄与および角直径を導出するため、観測可視度をフィットした。
• 得られた環境パラメータ（放射寄与、FWHM）を、熱い星における放射輸送と風の力学をシミュレートするアケナール環境のSIMECAモデルの予測と比較した。
• 大気的および機器的影響を補正するため、δ Pheを分光的フォトメトリック基準星として用い、Nバンドで解像されないと仮定した（θ_LD = 2.24 ± 0.02 mas）。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アケナールの熱赤外放射は、極方向に拡張した周囲星間物質の痕跡を示しているか？
• RQ2 干渉計測定によって測定されたNバンドにおける周囲星間環境の角直径と放射寄与は何か？
• RQ3 観測された極方向環境は、熱的に過圧された極領域から発生する高速極風を想定したSIMECAモデルと整合的か？
• RQ4 限られた基線カバレッジを考慮すると、赤道方向の周囲星間物質の放射寄与の上限は何か？
• RQ5 干渉計測定結果は、スペクトルエネルギー分布から得られた赤外過剰とどのように一致するか？

主な発見

• 極方向の周囲星間環境（CSE）は、干渉計測定による可視度測定から、Nバンドで星の光球面放射の13.4±2.5%を寄与していることが導かれた。
• 極方向CSEの半値全幅（FWHM）は9.9±2.3 masであり、アケナールのパラレックスと極半径に基づき、約6 R⋆に相当する。
• 観測された放射寄与は、スペクトルエネルギー分布から測定された10–20%の赤外過剰と整合的である。
• SIMECAモデルは、NバンドでCSEの放射寄与11%およびFWHM約10 masを予測しており、観測値と良好に一致している。
• 赤道基線に沿った可視度測定に基づき、赤道方向CSEの放射寄与の上限は5–10%と評価された。
• IRASの25および60 µmでの強い過剰が観測されないことは、SIMECAモデルの予測と矛盾しており、観測時における低活動状態または長波長域でのモデルの不正確さを示唆している。