[論文レビュー] VLT/NACO adaptive optics imaging of the TY CrA system - A fourth stellar component candidate detected

G. Chauvin, A.‐M. Lagrange+12 more|ArXiv.org|Apr 15, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 17被引用数 13

ひとこと要約

VLT/NACOの適応光学画像を用いて、既知の三重星である前主系列系TY CrAから約0.3角秒離れた位置に、候補となる第四星成分が検出された。距離を約136 pcと仮定すると、この同伴星はM4型星と整合的であり、第四成分と第三成分の間にKozai共鳴が存在する可能性があり、動的安定性やチリ分布に影響を与えるが、物理的結合の確認はまだなされていない。

ABSTRACT

We report the detection of a possible subsolar mass companion to the triple young system TY CrA using the NACO instrument at the VLT UT4 during its commissioning. Assuming for TY CrA a distance similar to that of the close binary system HD 176386, the photometric spectral type of this fourth stellar component candidate is consistent with an ~M4 star. We discuss the dynamical stability of this possible quadruple system as well as the possible location of dusty particles inside or outside the system.

研究の動機と目的

• 高分解能の適応光学画像を用いて、若く質量の大きなTY CrA連星系に追加の星成分が存在するかを調査すること。
• 特に、提案された第四成分と既存の三重星系との間のKozai共鳴に注目し、仮想の四重星系の動的安定性を評価すること。
• 星系の軌道構造と関連して、原始星周囲チリの可能性のある位置と安定性を評価すること。
• 新たに検出された候補同伴星の光度およびスペクトル的性質を特定し、質量と進化状態を推定すること。
• 約900 AUの距離で観測された遠赤外線過剰が、四体系構成と整合的かどうかを検討すること。

提案手法

• VLT UT4のNACO装置を用い、NAOSの可視波面センサーとCONICA赤外カメラを組み合わせ、TY CrAの回折限界に近い近赤外画像を取得した。
• 画像分解能の向上と、解けない三重星系の近くの微弱な同伴星の検出を目的として、MISTRALのデコンボリューション手法を採用した。
• 1.257 μmおよび2.166 μmでの光度測定値を用い、Baraffeら（1998）の進化トレースを用いて、候補同伴星のスペクトル型と質量を推定した。
• 第三成分と第四成分の軌道面間の角運動量比と相互傾きを計算することで、動的安定性を評価した。
• 角運動量比と相互傾きの解析を通じて、Kozai共鳴の可能性を評価し、共鳴発生の閾値を約2–4の比とi > 40°と定めた。
• 中心二重星と候補第四成分の間の軌道領域におけるチリの安定性を評価し、中赤外線過剰の非検出という事実を考慮した放射圧および動的制約を加味した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TY CrAから約0.3角秒離れた位置に検出された微弱な同伴星は、三重星系に物理的に結合しているのか？
• RQ2 候補第四成分の質量とスペクトル型は何か？また、約136 pcの距離で3–4 Myrの年齢の系において、進化モデルと整合的か？
• RQ3 候補第四成分の軌道と三重星系の第三体との間にKozai共鳴が存在する可能性はあり、その動的影響は何か？
• RQ4 仮想の四重星系において、原始星周囲チリがどの位置で動的安定性を保てるか？中赤外線過剰の非検出は、その制約にどのように寄与するか？
• RQ5 約900 AUの距離で観測された遠赤外線過剰は、第四星成分の存在を支持するか、あるいは矛盾するか？

主な発見

• TY CrA三重星系から投影距離で約0.3角秒（136 pcの距離で約41 AU）の位置に、候補第四星成分が検出された。
• 候補同伴星の光度的スペクトル型はM4型星と整合的であり、前主系列の進化トレースに基づくと、質量は約0.1–0.2 M⊙と推定された。
• 第三体の軌道と候補第四成分の軌道の間の角運動量比は、約1から約4の範囲に推定され、相互傾きが約40°を超える場合、顕著なKozai共鳴の可能性があることを示唆している。
• Kozai共鳴は、内側二重星の軌道離心率を大きく変動させ、潮汐効果がない場合には動的不安定性、あるいは物理的衝突を引き起こす可能性がある。
• 中心三重星系と候補第四成分の間の軌道領域に存在するチリは、強い動的摂動のため安定でない可能性が高く、中赤外線過剰の非検出はこの不安定性を支持する。
• 約900 AUの距離で観測された遠赤外線過剰は、四重星系の周囲ディスクまたは遠方の球状シェルによって最も説明が可能であるが、これは長期間にわたる動的安定性が保たれている場合に限る。