[論文レビュー] The LBV HR Car has a partner: Discovery of a companion with the VLTI

H. M. J. Boffin, Th. Rivinius+7 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2016

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 27被引用数 12

ひとこと要約

VLTIのAMBERおよびPIONIERを用いた干渉測定から、HR Carinaeが投影距離約2 mas（11 au）の二重LBV系であることが確認された。これはおそらく数年から数百年の周期の離心率の高い軌道にあると考えられる。全質量の最も妥当な推定値は33.5–45 M⊙であり、Brγ線での風同士の相互作用が検出された。これは、HR Carがη Carinaeのより低質量で単純な類縁体であり、LBVの二重星進化モデルに強く示唆的であることを示している。

ABSTRACT

Luminous Blue Variables (LBVs) are massive stars caught in a post-main sequence phase, during which they are losing a significant amount of mass. As, on one hand, it is thought that the majority of massive stars are close binaries that will interact during their lifetime, and on the other, the most dramatic example of an LBV, Eta Car, is a binary, it would be useful to find other binary LBVs. We present here interferometric observations of the LBV HR Car done with the AMBER and PIONIER instruments attached to ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI). Our observations, spanning two years, clearly reveal that HR Car is a binary star. It is not yet possible to constrain fully the orbit, and the orbital period may lie between a few years and several hundred years. We derive a radius for the primary in the system and possibly resolve as well the companion. The luminosity ratio in the H-band between the two components is changing with time, going from about 6 to 9. We also tentatively detect the presence of some background flux which remained at the 2% level until January 2016, but then increased to 6% in April 2016. Our AMBER results show that the emission line forming region of Br gamma is more extended than the continuum emitting region as seen by PIONIER and may indicate some wind-wind interaction. Most importantly, we constrain the total masses of both components, with the most likely range being 33.6 and 45 solar masses. Our results show that the LBV HR Car is possibly an Eta Car analog binary system with smaller masses, with variable components, and further monitoring of this object is definitively called for.

研究の動機と目的

• 質量の大きな星における極端な質量放出が二重星相互作用によって駆動されることの強い証拠があるにもかかわらず、明るい青色変星（LBV）として知られるHR Carinaeが二重星系であるかどうかを特定すること。
• 高解像度干渉測定データを用いて、特に質量と分離距離を含む二重星成分の軌道パラメータおよび物理的性質を制約すること。
• 風同士の相互作用および変動するフラックス成分の存在を調査し、これが軌道のモodulationまたは背景の混入を示している可能性を検討すること。
• HR Carinaeがη Carinaeのより低質量で単純な類縁体として機能し得るかどうかを評価し、LBVの二重星進化モデルの改善に寄与すること。
• 次回のS Doradus最大期に向けた将来的な多波長モニタリングキャンペーンの基盤を提供すること。

提案手法

• ESOの非常に大型望遠鏡干渉計（VLTI）に搭載されたAMBERおよびPIONIER機器を用いて、2年間のベースライン測定を含む干渉測定が実施された。
• 視認性および閉じ込め位相の測定値を用いて、HR Carの空間的構造を再構成し、星体成分の解像と軌道運動の検出が行われた。
• u,v-平面上のカバレッジとベースラインの幾何学的配置により、軌道のモodulationの検出と、投影距離（約2 mas）の推定が可能となった。
• Hバンド（Brγ）における分光的干渉測定を用いて、拡張された発光線領域を調査し、風同士の相互作用の痕跡を明らかにした。
• 軌道的制約と光度に基づいて質量推定値が導出された。これは、軌道解と系の幾何学的配置に基づく動的質量推定を仮定している。
• 背景フラックスの変動を監視し、機器的要因と天体的変動を区別した。2016年4月に2%から6%に上昇した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HR Carinaeは二重星系であるか。もしそうならば、周期、離心率、分離距離といった軌道パラメータは何か？
• RQ2 二つの成分の個別的および全質量は何か。η Carinaeのそれと比較するとどうなるか？
• RQ3 二つの星の間で風同士の相互作用の証拠はあるか。また、これは軌道位相に応じてどのように変化するか？
• RQ4 二つの成分間の光度比は時間とともにどのように変化するか。これはそれぞれの進化段階に何を示唆するか？
• RQ5 HR Carinaeは、LBVにおける二重星相互作用モデルの検証に用いることのできる、より単純で極端でないη Carinaeの類縁体として機能できるか？

主な発見

• HR Carinaeは、投影距離が約2 mas（11 au）の二重星系として確認された。これは密な二重星系に一致する。
• 軌道周期は数年から数百年の間にあると制約され、最も妥当な解は数年から数十年の範囲にある。
• 系全体の質量は33.5–45 M⊙と推定され、最も妥当な個別質量は33.6 M⊙および45 M⊙である。
• Hバンドにおける光度比は時間とともに約6から9の間で変動しており、成分間の明るさの変動を示している。
• Brγ線で風同士の相互作用が検出された。これは連続体発光領域よりも拡張しているため、進行中の相互作用を示唆している。
• 2016年1月から4月にかけて、背景フラックスが2%から6%に上昇した。これは変動する混入または固有の変動を示唆している可能性があるが、まだ天体的要因として確認されていない。