[論文レビュー] The planets capture model of V838 Monocerotis: conclusions for the penetration depth of the planet/s

A. Retter, Bing Zhang+2 more|May 22, 2006

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、V838 Monocerotisの多段階的活動を説明するための惑星捕獲モデルを検討し、3つの光学的光曲線ピークが、順次消費される惑星、または1つの惑星の複数段階にわたる降下に起因すると提案する。光度と上昇時間の分析を用いて、惑星が母星の中心から約1太陽半径の位置で停止したと推定し、独立した手法間で強い一貫性を示しており、噴出のエネルギー的側面および光曲線の形状の両面から、惑星の飲み込みモデルが有効な説明であることを支持する。

ABSTRACT

V838 Mon is the prototype of a new class of objects. Understanding the nature of its multi-stage outburst and similar systems is challenging. So far, several scenarios have been invoked to explain this group of stars. In this work, the planets-swallowing model for V838 Mon is further investigated, taking into account the findings that the progenitor is most likely a massive B type star. We find that the super-Eddington luminosity during the eruption can explain the fast rising times of the three peaks in the optical light curve. We used two different methods to estimate the location where the planets were consumed. There is a nice agreement between the values obtained from the luminosities of the peaks and from their rising time scale. We estimate that the planets were stopped at a typical distance of one solar radius from the center of the host giant star. The planets-devouring model seems to give a satisfying explanation to the differences in the luminosities and rising times of the three peaks in the optical light curve of V838 Mon. The peaks may be explained by the consumption of three planets or alternatively by three steps in the terminal falling process of a single planet. We argue that only the binary merger and the planets-swallowing models are consistent with the observations of the new type of stars defined by V838 Mon.

研究の動機と目的

• V838 Monocerotisの質量を有するB型巨星が惑星を捕獲・消費する過程における、惑星の侵入深さを特定すること。
• 惑星の飲み込みモデルが、光度曲線の3つの明著なピーク（その光度と上昇時間も含む）を一貫して説明できるかどうかを検証すること。
• エネルギー放出と観測的一致性の観点から、二重星合体モデルと惑星捕獲モデルを比較すること。
• 噴出物の質量推定値と噴出後のエンベロープの性質を踏まえ、惑星の飲み込みモデルの妥当性を評価すること。

提案手法

• 著者らは、V838 Monの光学的光曲線を分析し、3つの主要なピークとそれぞれの数日間の上昇時間に注目する。
• 惑星の降下に伴う重力ポテンシャルエネルギーの放出を仮定し、惑星が星の中心からの半径rで消費されたと仮定して、エネルギー放出を推定する。
• ローチュローブの幾何学的構造を用いて、惑星が潮汐破壊され捕獲可能な最大半径を推定する。
• 光度のピークと光曲線特徴の上昇時間の両方を用いて、侵入深さを二重に検証する。
• モデルが予測するエネルギー出力を、観測された光度とエンベロープ質量と比較し、星のパラメータと噴出物質量の不確実性を考慮する。
• 噴出後の半径（約1,570 R☉）、低質量の噴出物推定値（約0.04 M☉）、および強い分子発光の欠如といった観測的制約と、モデルの整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 V838 Monの惑星捕獲・消費過程で、通常は星の中心からのどの半径距離で惑星が停止するか？
• RQ2 V838 Monの光曲線に現れる3つの光学的ピークの光度と上昇時間は、1つまたは複数の惑星の吸着によって一貫して説明可能か？
• RQ3 エネルギー予算と観測的一致性の観点から、惑星の飲み込みモデルと二重星合体モデルはどのように比較できるか？
• RQ4 噴出エンベロープの推定質量はどの程度で、それは惑星捕獲モデルの妥当性にどのように影響するか？
• RQ5 活動期における観測された超Eddington光度は、光曲線ピークの急上昇を説明するのに十分か？

主な発見

• ピーク光度と上昇時間の両方からの一貫した推定に基づき、惑星は母星の中心からの典型的な距離である約1太陽半径（1 R☉）で停止したとされる。
• 各ピークが数日間しか持続しないという上昇時間は、惑星降下に伴う重力エネルギー放出によって予想される超Eddington光度と整合的である。
• ローチュローブの幾何学的構造は、惑星が約1 R☉の半径で破壊され消費されることを支持しており、光度と時間スケールの推定と一致する。
• モデルは、ピーク光度の違いや上昇時間の違いを、異なる降下半径または1つの惑星の複数段階の降下に起因すると説明でき、別々の出来事とはしない。
• Tylenda（2005）が推定したエンベロープ質量（約0.2 M☉）は大きな不確実性を伴い、星の半径に2倍の誤差があると、質量は8倍まで減少する可能性があり、これにより惑星捕獲モデルと整合的になる。
• 二重星合体モデルと惑星の飲み込みモデルの両方が、観測の全セットと整合的である。両者とも二次的質量の吸着を含むが、吸着対象の性質と質量が異なる。