[論文レビュー] The IACOB project: I. Rotational velocities in Northern Galactic O and early B-type stars revisited. The impact of other sources of line-broadening

S. Simón‐Díaz, A. Herrero|arXiv (Cornell University)|Nov 14, 2013

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 50被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、IDLで開発された新しいFT+適合度（GOF）手法を用いて、マクロ乱流およびマイクロ乱流による線幅拡大を考慮することで、約200個の北銀河O型および初期B型星の予想される回転速度（v sin i）を再評価した。その結果、120 km s⁻¹未塔のv sin i測定値は、無視されたマクロ乱流のため、系統的に約25 ± 20 km s⁻¹低く修正される必要があることが判明し、質量の大きな星における低v sin i分布が顕著に変化した。

ABSTRACT

Stellar rotation is an important parameter in the evolution of massive stars. Accurate and reliable measurements of projected rotational velocities in large samples of OB stars are crucial to confront the predictions of stellar evolutionary models with observational constraints. We reassess previous determinations of projected rotational velocities (vsini) in Galactic OB stars using a large, high quality spectroscopic dataset, and a strategy which account for other sources of broadening appart from rotation affecting the diagnostic lines We present a versatile and user friendly IDL tool, based on a combined Fourier Transform (FT) + goodness of fit (GOF) methodology, for the line-broadening characterization in OB-type stars. We use this tool to (a) investigate the impact of macroturbulent and microturbulent broadenings on vsini measurements, and (b) determine vsini in a sample of 200 Galactic OB-type stars, also characterizing the amount of macroturbulent broadening (\vmacro) affecting the line profiles. We present observational evidence illustrating the strengths and limitations of the proposed FT+GOF methodology for the case of OB stars. We confirm previous statements (based on indirect arguments or smaller samples) that the macroturbulent broadening is ubiquitous in the massive star domain. We compare the newly derived vsini with previous determinations not accounting for this extra line-broadening contribution, and show that those cases with vsini< 120 km/s need to be systematically revised downwards by ~25 (+/-20) km/s. We suggest that microturbulence may impose an upper limit below which vsini and \vmacro\ could be incorrectly derived by means of the proposed methodology as presently used, and discuss the implications of this statement on the study of relatively narrow line massive stars.

研究の動機と目的

• 高品質な分光観測を用いて、銀河系O型および初期B型星の再評価された投影回転速度（v sin i）を求める。
• マクロ乱流およびマイクロ乱流による線幅拡大がv sin i測定に与える影響を定量化する。
• OB星における線幅拡大解析に適した堅牢なFT+適合度（GOF）手法を開発・検証する。
• 特にマイクロ乱流が無視された場合に、低速度域におけるv sin i測定の信頼性を調査する。
• 再評価されたv sin i分布が、質量の大きな星の進化モデルに与える影響を評価する。

提案手法

• OB星における線幅拡大解析のため、組み合わせたフーリエ変換（FT）と適合度（GOF）手法に基づく、使いやすいIDLツールを開発した。
• マクロ乱流速度（v_m）の径方向・接線方向の定式化を用いて線幅プロファイルをモデル化し、等方的ガウス分布よりも観測プロファイルに適合する。
• GOFアプローチはFT結果と照合され、径方向・接線方向のマクロ乱流プロファイルを用いる際には優れた一致を示した。
• 分析は約200個の銀河系OB星のサンプルに適用され、同時にv sin iとv_mが測定された。
• ノイズへの感受性をテストした結果、GOFアプローチは低SN比データにおいてFTよりも感受性が低く、より安定していた。
• 異なる文献から得たv_m測定値を組み合わせる際には、マクロ乱流プロファイルの定式化が異なる場合に注意が必要であると警告した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マクロ乱流による幅拡大は、O型星および初期B型星の投影回転速度（v sin i）測定の正確性にどの程度影響を与えるか？
• RQ2 マクロ乱流プロファイルの形状（例：等方的対比して径方向・接線方向）の異なる仮定が、v sin iおよびv_mの決定に与える影響は何か？
• RQ3 特に低速度域においてマイクロ乱流が無視された場合、v sin i測定にどのような影響が生じるか？
• RQ4 FT+GOF手法は、高分解能スペクトルにおいて、回転による幅拡大とマイクロ乱流・マクロ乱流の寄与を信頼性高く分離できるか？
• RQ5 再評価されたv sin i値は、特に低v sin i範囲において、質量の大きな星の観測された回転速度分布にどのような影響を与えるか？

主な発見

• マクロ乱流幅拡大は、O型星および初期B型超巨星・巨星において広く見られ、かつては進化したB型星に限ると考えられていたものとは異なる。
• v sin i ≤ 120 km s⁻¹の星の従来のv sin i測定値は、無視されたマクロ乱流のため、系統的に約25 ± 20 km s⁻¹低く修正される必要がある。
• 再評価された低v sin iピークは、今や40–60 km s⁻¹に集中しており、長年の低回転星集団における矛盾の一部が解消された。
• 径方向・接線方向のマクロ乱流プロファイルは、等方的ガウスプロファイルよりも顕著に適合度が高く、v sin iを系統的に低く見積もる。
• マイクロ乱流が分析に含まれない場合、特に線幅が狭い星において、v sin iおよびv_m測定の信頼性に上限が生じる可能性がある。
• 本研究は、固有の線幅プロファイルのより良いモデル化と、低v sin i星におけるマイクロ乱流の役割に関するさらなる調査の必要性を強調した。