[論文レビュー] The stability of late-type stars close to the Eddington limit

M. Asplund|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、非断熱線形安定性解析を用いて、Eddington限界に近い晩期スーパージャイアント星の安定性を調査している。超Eddington光度がガス圧の逆転と放射不安定性を引き起こすが、その不安定性の成長率は低く（約10⁻⁵ s⁻¹）あり、極めて高い光度にもかかわらず、増幅は限定的であることが示された。

ABSTRACT

Super-Eddington luminosities in hydrostatic model atmospheres manifest themselves by the presence of gas pressure inversions. Such inversions are not an artifact of the assumption of hydrostatic equilibrium but can also be present in hydrodynamical model atmospheres. Only for very large mass loss rates hardly realized in supergiants will the inversions be removed. Instabilities may, however, still be present in such inversions, which is investigated for both H-rich and H-deficient late-type supergiant model atmospheres. A local, non-adiabatic, linear stability analysis reveals that sound waves can be amplified due to the strong radiative forces. However, despite the super-Eddington luminosities, the efficiency of the radiative instabilities is fairly low compared to for early-type stars with growth rates of $10^{-5} s^{-1}$.

研究の動機と目的

• Eddington光度限界に近いか、それ以上の光度で動作する晩期スーパージャイアント星の安定性を検討すること。
• 静水的モデルにとどまらず、流体力学的モデルでも、超Eddington状態の兆候であるガス圧の逆転が持続するかどうかを特定すること。
• H豊富およびH欠乏の大気における放射力の役割が、不安定性を引き起こすかを評価すること。
• 晩期星における放射不安定性の効率を、初期期星と比較して定量化すること。
• 質量放出率が圧力逆転および関連する不安定性を抑制できるかどうかを評価すること。

提案手法

• 晩期スーパージャイアント星のモデル大気に対して、局所的で非断熱的かつ線形安定性解析を実施すること。
• 流体力学的モデル大気を用いて、超Eddington光度下でもガス圧の逆転が持続するかを評価すること。
• 不安定性の挙動を比較するために、H豊富およびH欠乏の組成における放射力の分析を実施すること。
• 超Eddingtonフラックスが存在する状況下で、放射力によって増幅される音波の成長率を評価すること。
• 結果を初期期星における既知の不安定性行動と比較し、研究結果を文脈づけること。
• 非断熱摂動理論を用いた標準的な星の大気モデル技術を適用し、安定性基準を導出すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超Eddington光度の兆候であるガス圧の逆転は、流体力学的モデル大気においても持続するか？
• RQ2 非常に高い質量放出率では、超Eddington状態の晩期スーパージャイアント星における圧力逆転が完全に消失するか？
• RQ3 Eddington限界に近い晩期スーパージャイアント星における放射不安定性の成長率はどの程度か？
• RQ4 晩期星における不安定性効率は、初期期星と比べてどう異なるか？
• RQ5 H豊富およびH欠乏の大気は、超Eddington条件下で同じ程度に放射不安定性にかかりやすいか？

主な発見

• 超Eddington光度に起因するガス圧の逆転は、静水的モデルにとどまらず、流体力学的モデル大気においても持続する。
• 超Eddington光度にもかかわらず、晩期星における放射不安定性の成長率は低く、約10⁻⁵ s⁻¹にとどまる。
• 晩期星における不安定性効率は、初期期星と比べて顕著に低い。初期期星では、同様の不安定性がより顕著に現れる。
• 非常に高い質量放出率（実際のスーパージャイアントではめったに達しない）であっても、圧力逆転は完全に除去されない。
• 音波は強い放射力によって増幅されるが、成長率が低いため、増幅は弱い。
• H豊富およびH欠乏の大気は、超Eddington条件下で同様の不安定性特性を示すが、分析は組成の差異よりも一般的な挙動に焦点を当てる。