[論文レビュー] The photometric and spectral investigation of CI Camelopardalis, an X-ray transient and B[e] star

E. A. Barsukova, N. V. Borisov+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2002

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、1998年から2001年の静止状態において、X線トランジエンスでありB[e]星であるCI Camelopardalisの、統合的光度的および分光的分析を実施した。1100±50日周期の光度的変動が検出され、これは巨大星を伴にする広い連星系における公転モードに起因する可能性が高い。また、ガスおよびダストの包層の強い段層構造を示す明著な発光線行動が明らかになった。電波モデリングにより、空間的速度0.23–0.26c、軌道傾き35–40°、噴出角7–10°のジェットが得られた。

ABSTRACT

We combined the results of UBVR photometry of CI Cam taken at Sternberg Astronomical Institute in 1998--2001, and moderate resolution spectroscopy taken at Special Astrophysical Observatory during the same time period. Photometry as well as fluxes of Balmer emissions and of some Fe II emission lines of CI Cam in quiet state reveal a cyclic variation with the period of $1100\pm50^d$. The variation like this may be due to an orbital motion in a wide pair with a giant star companion that exhibits the reflection effect on its side faced to a compact companion. The V-band photometry also confirms the pre-outburst 11.7 day period found by Miroshnichenko earlier, but with a lower amplitude of 3 per cent. The possibility of identity of this photometric period with the period of jet's rotation in the VLA radio map of the object CI Cam was investigated. The radio map modelling reveals the inclination of the jet rotation axis to the line of sight, $i = 35-40^o$, the angle between the rotation axis and the direction of ejection of the jet, $θ= 7-10^o$, and jet's spatial velocity of 0.23--0.26c. Equivalent widths and fluxes of various spectral lines show different amplitudes of changes during the outburst, and essentially distinct behaviour in quiescence. Five types of such behaviour were revealed, that indicates the strong stratification of a gas and dust envelope round the system . The time lag of strengthening of 50--250$^d$ in the forbidden line of nitrogen [N II] was found relatively to the X-ray outburst maximum.

研究の動機と目的

• 1998年のX線増光後の静止状態におけるCI Camelopardalisの長期的光度的および分光的変動を調査すること。
• 1100日周期の光度的変動の原因を特定し、巨大星を伴う広い連星系における公転運動と整合するかを評価すること。
• 静止状態と増光状態における発光線の行動を分析し、原始星周囲包層の構造と段層構造を推察すること。
• VLA観測から得られた電波ジェット構造をモデリングし、ジェットの運動学的および幾何学的特性を制約すること。
• 増光状態と静止状態のスペクトルを比較し、発光線強度および等価幅の変化の進化を理解すること。

提案手法

• 1998年から2001年にかけて、シュテンベルグ天文研究所で$UBVR$光度測定を実施し、長期的な明るさの変動をモニタリングした。
• 6メートルおよび1メートル望遠鏡を用いて特殊宇宙物理学観測所で中分解能分光測定を実施し、線の輝度および等価幅を測定した。
• 光度測定および分光測定データをキャリブレーションし、静止状態と増光状態の直接比較を可能にした。
• X線増光最大時刻と発光線強度増加（特に[N II] 5754.64 Å）との時間遅れを分析した。
• 運動学的および幾何学的仮定を用いてVLA電波マップのジェット系をモデリングし、ジェット速度、軌道傾き、噴出角を導出した。
• 増光に対する応答の振幅および位相に基づき、発光線行動を5つの異なるタイプに分類した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CI Camelopardalisにおける1100±50日周期の光度的変動の原因は何か？これは巨大星を伴う広い連星系における公転モードと整合的か？
• RQ2 Balmer線およびFe II線の等価幅と輝度は静止状態でどのように変化するか？これは原始星周囲環境に何を示唆するか？
• RQ3 X線増光最大時刻と[N II] 5754.64 Å発光のピークとの間の時間遅れは何か？これは発光ガスの位置をどのように示唆するか？
• RQ4 VLAマップで観測された電波ジェット構造は、ジェットの空間的速度、軌道傾き、噴出角を推定するためにモデリング可能か？
• RQ5 異なる発光線（例：He II, Fe II, [N II]）の増光状態と静止状態における行動の違いは何か？これは原始星周囲包層の段層構造に何を示唆するか？

主な発見

• Vバンドで1100±50日周期の光度的変動が検出され、これは広い連星系における巨大星を伴う反射効果に起因する可能性が高い。
• 以前に報告された11.7日周期の光度変動は、3%の低い振幅で確認されたが、ジェットの回転に関連すると考えられるが、明確な関連性は示されなかった。
• [N II] 5754.64 Å線は、X線増光最大時刻に対して50–250日遅れて発光を示し、これは遠く離れたゆっくり動く領域からの発光を示唆している。
• 電波ジェットモデリングにより、空間的速度0.23–0.26c、軌道傾き35–40°、噴出角7–10°が得られ、円錐型で渦巻き状のジェット構造と整合的であった。
• 静止状態における発光線行動は5つの異なるタイプに分類され、原始星周囲ガスおよびダスト包層の強い垂直的段層構造を示唆している。
• 1998年の増光時にHe II 4686 Å発光が著しく強化され、等価幅は静止状態と比較して132.82倍に増加した。