[論文レビュー] The rapidly evolving hypergiant IRC+10420: High-resolution bispectrum speckle-interferometry and dust-shell modelling

T. Bloêcker, Y. Y. Balega+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、超巨大星IRC+10420における最初の高分解能バイスペクトルスプライン干渉計測定を報告し、2.11 μmで73 masの分解能を達成した。スペクトルエネルギー分布およびビジビリティ関数の放射輸送モデル化により、密度が308R⋆で増加し、密度プロファイルがやや平坦（x=1.7 vs. x=2）である二重成分のダストシェルがデータを最もよく説明することが判明した。これは、距離5 kpcの地点で60–90年前に最近、強化された質量放出期が発生したことを示唆している。

ABSTRACT

The hypergiant IRC+10420 is a unique object for the study of stellar evolution since it is the only object that is believed to be witnessed in its rapid transition from the red supergiant stage to the Wolf-Rayet phase. Its effective temperature has increased by 1000-2000K within only 20yr. We present the first speckle observations of IRC+10420 with 73mas resolution. A diffraction-limited 2.11 micron image was reconstructed from 6m telescope speckle data using the bispectrum speckle-interferometry method. The visibility function shows that the dust shell contributes 40% to the total flux and the unresolved central object 60%. Radiative transfer calculations have been performed to model both the spectral energy distribution and visibility function. The grain sizes, a, were found to be in accordance with a standard distribution function, n(a)~a^(-3.5), with 0.005 micron < a < 0.45 micron. The observed dust shell properties cannot be fitted by single-shell models but seem to require multiple components. At a certain distance we considered an enhancement over the assumed 1/r^x density distribution. The best model for both SED and visibility was found for a dust shell with a dust temperature of 1000K at its inner radius of 69Rstar. At a distance of 308Rstar the density was enhanced by a factor of 40 and and its density exponent was changed from x=2 to x=1.7. The shell's intensity distribution was found to be ring-like.The ring diameter is equal to the inner diameter of the hot shell (69mas). The diameter of the central star is 1mas. The two-component model can be interpreted in terms of a termination of an enhanced mass-loss phase roughly 60 to 90 yr (for d=5kpc) ago.

研究の動機と目的

• 急速に変化する超巨大星IRC+10420の物理的構造を調査すること。これは赤超巨星からウォルフ＝レイター星へ移行している。
• 2.11 μmにおける高空間分解能スプライン干渉計測定を用いて、ダストシェルと中心星を解像すること。
• スペクトルエネルギー分布（SED）およびビジビリティ関数のモデリングにより、ダスト粒子のサイズ分布とシェルの幾何学的形状を制約すること。
• 観測されたフラックスおよびビジビリティデータに最もよく合うのは単一シェルモデルか、複数シェルモデルかを特定すること。
• 現在観測されるダストシェル構造を形成した最近の質量放出イベントの時期と性質を推定すること。

提案手法

• 6m望遠鏡のデータにバイスペクトルスプライン干渉計測定を適用し、2.11 μmでの回折限界分解能73 masの画像を再構成した。
• ビジビリティ関数はバイスペクトルから導出され、非解像可能な中心星と拡張したダストシェルの寄与を分離した。
• 放射輸送モデルを用いて、0.005–0.45 μmの範囲で累乗則粒径分布 n(a) ∝ a^(-3.5) を仮定し、観測されたSEDおよびビジビリティ関数に適合させた。
• 複数のダストシェル成分をテストした。特に、308R⋆での局所的密度増加を伴う、径方向密度プロファイル（1/r^x）の変更を検討した。
• 最良の適合モデルでは、内側ダストシェルの半径が69R⋆、温度が1000 Kであり、強化密度領域では密度指数（x=1.7）が変更された。
• モデルは反復的に調整され、フラックス比（中心星60%、ダストシェル40%）とダストシェルの角直径（69 mas）の両方に一致するようにした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2.11 μmにおけるサブアーカンセグメント分解能で、IRC+10420の周囲のダストシェルの空間的構造はどのようなものか？
• RQ2 2.11 μmにおける、中心星とダストシェルのフラックス寄与比はどの程度か？
• RQ3 単一シェルダストモデルは、IRC+10420のSEDおよびビジビリティ関数を再現できるか？
• RQ4 ダストシェルの径方向密度プロファイルはどのようなものか？非一様分布を必要とするか？
• RQ5 現在のダストシェル構造を形成した強化された質量放出期は、いつ発生したのか？

主な発見

• 2.11 μmにおける全フラックスのうち、ダストシェルは40%を占め、非解像可能な中心星は60%を占める。
• 最良の適合モデルでは、二重成分ダストシェルを必要とし、星からの距離308R⋆で密度が40倍に増加している。
• 強化領域では密度プロファイルがx=2からx=1.7に変化し、やや平坦な分布であることが示された。
• 内側ダストシェルの半径は69R⋆、温度は1000 Kであり、観測された角直径69 masと整合的である。
• 中心星の角直径は1 masであり、コンactで非解像可能な源と一致する。
• 強化された質量放出期は、距離5 kpcを仮定すると、60–90年前に終了したと推定される。