[論文レビュー] The VLT-FLAMES Tarantula Survey V. The peculiar B[e]-like supergiant, VFTS698, in 30 Doradus

P. R. Dunstall, M. Fraser+8 more|Open Research Online (The Open University)|Jan 30, 2012

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 43被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、30 Doradus領域に位置するVFTS698が、B型の二次的星と覆われた質量の大きな一次的星を有する相互作用型連星系である可能性が、約400 km s⁻¹の径速度変動、12.7日間の安定した光度周期、および強い近赤外・中赤外過剰により特定された。この系はB[e]-様の発光特徴と複雑な周囲星間構造を示し、一次的星の周囲に降着円盤が存在すると示唆され、標準的なsgB[e]星とは異なり、W Serpentis型連星に分類されるべきである。

ABSTRACT

We present an analysis of a peculiar supergiant B-type star (VFTS698/Melnick 2/Parker 1797) in the 30 Doradus region of the Large Magellanic Cloud which exhibits characteristics similar to the broad class of B[e] stars. We analyse optical spectra from the VLT-FLAMES survey, together with archival optical and infrared photometry and X-ray imaging to characterise the system. We find radial velocity variations of around 400 km/s in the high excitation Si IV, N III and He II spectra, and photometric variability of ~0.6 mag with a period of 12.7 days. In addition, we detect long-term photometric variations of ~0.25 mag, which may be due to a longer-term variability with a period of ~400 days. We conclude that VFTS698 is likely an interacting binary comprising an early B-type star secondary orbiting a veiled, more massive companion. Spectral evidence suggests a mid-to-late B-type primary, but this may originate from an optically-thick accretion disc directly surrounding the primary.

研究の動機と目的

• 30 Doradus領域に位置する特異なB[e]-様超巨星VFTS698の進化的状態と物理的性質を特定すること。
• 分光的および光度的変動、赤外過剰、径速度曲線の分析を通じて、その分類に曇りがかった点を解消すること。
• VFTS698が標準的なB[e]超巨星に該当するか、それとも別の種類の相互作用連星に属するかを検証すること。
• 時間的に変化する発光線プロファイルを通じて、周囲星間円盤および複雑な噴出流の存在を調査すること。
• VFTS698を既知のsgB[e]星および相互作用連星系と比較し、軌道的および星体的パラメータを制約すること。

提案手法

• VLT-FLAMES調査の高分解能光学分光データを分析し、径速度変動を測定するため、高励起準位線（Si IV, N III, He II）に注目した。
• OGLE-III, IRSF, Spitzer調査のアーカイブ光度データを用いて、周期的および長期的な光度的変動を検出した。
• ChandraアーカイブからのX線画像を用いて、高エネルギー放射を評価し、高温プラズマの存在を制約した。
• 合成スペクトルフィッティングを用いたスペクトル分類と大気パラメータ推定（効果的温度、表面重力、窒素含有量を含む）。
• 観測された発光線プロファイル（例：P Cygni型、シェル型）を、β Lyrae や RY Scuti などの既知の相互作用連星系と比較した。
• VFTS698を既知の系と比較するための比較表（表7）を用い、軌道的および星体的パラメータ（光度、温度、表面重力）を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VFTS698は標準的なB[e]超巨星であるか、それとも覆われた質量の大きな一次的星を有する相互作用連星系であるか？
• RQ2 高励起準位線で観測された約400 km s⁻¹の径速度変動の原因は何か？ これは系の軌道的ダイナミクスにどのような含意を持つのか？
• RQ3 12.7日間の光度周期と長期的な約400日間の変動は、系の軌道的および進化的状態をどのように制約するか？
• RQ4 強い近赤外および中赤外過剰の起源は何か？ これは真のsgB[e]星における過剰とどのように異なるか？
• RQ5 時間的に変化する発光線プロファイル（例：P Cygni型、シェル型）が示す、円盤および噴出流を含む複雑な周囲星間環境の程度はどの程度か？

主な発見

• VFTS698は、高励起準位線（Si IV, N III, He II）で約400 km s⁻¹の径速度変動を示し、分光的連星系であることを示している。
• 光度監視により、12.7日間の安定した周期と約0.6 magの変動が検出され、短周期連星系における軌道運動と整合的である。
• 長期的な光度変動として約0.25 magの変動と、約400日間の可能性のある周期が検出され、これはW Serpentis型系の特徴である。
• IRSFおよびSpitzerデータからの強い近赤外・中赤外過剰は、標準的なsgB[e]星とは異なる、顕著な周囲星間ダストおよび物質を示している。
• 時間的に変化する発光線プロファイル（例：He IのP Cygni型、Fe IIのシェル型）は、噴出流と円盤を含む複雑な周囲星間環境を示唆している。
• スペクトル的特徴は、中〜後期B型のスペクトルを持つ覆われた質量の大きな一次的星（おそらく光学的厚さの降着円盤由来）と、初期B型の星を有する二次的星によって最もよく説明される。