[論文レビュー] X-ray deficiency on strong accreting T Tauri stars - Comparing Orion with Taurus

Ignacio Bustamante, B. Merín+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 30, 2015

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 45被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、オリオンとアウロラの2つの星形成領域における強力な降着を示すTタ우リ星におけるX線輝度と質量降着率の反相関関係を、チャンドラとハッブルのデータを用いて調査する。高い降着率が残存X線輝度の低下を伴うことが確認され、降着プロセスがX線出力を抑制することを示しており、環境にかかわらずTタウリ星に固有の現象であることが判明する。

ABSTRACT

Depending on whether a T Tauri star accretes material from its circumstellar disk or not, different X-ray emission properties can be found. The accretion shocks produce cool heating of the plasma, contributing to the soft X-ray emission from the star. Using X-ray data from the Chandra Orion Ultra-deep Project and accretion rates that were obtained with the Hubble Space Telescope/WFPC2 photometric measurements in the Orion Nebula Cluster, we studied the relation between the accretion processes and the X-ray emissions of a coherent sample of T Tauri sources in the region. We performed regression and correlation analyses of our sample of T Tauri stars between the X-ray parameters, stellar properties, and the accretion measurements. We find that a clear anti-correlation is present between the residual X-ray luminosity and the accretion rates in our samples in Orion that is consistent with that found on the XMM-Newton Extended Survey of the Taurus molecular cloud (XEST) study. We provide a catalog with X-ray luminosities (corrected from distance) and accretion measurements of an Orion Nebula Cluster (ONC) T Tauri stars sample. Although Orion and Taurus display strong differences in their properties (total gas and dust mass, star density, strong irradiation from massive stars), we find that a similar relation between the residual X-ray emission and accretion rate is present in the Taurus molecular cloud and in the accreting samples from the Orion Nebula Cluster. The spread in the data suggests dependencies of the accretion rates and the X-ray luminosities other than the stellar mass, but the similarity between Orion and Taurus hints at the environment not being one of them. The anti-correlation between the residual X-ray luminosity and mass accretion rate is inherent to the T Tauri stars in general, independent of their birthplace and environment, and intrinsic to early stellar evolution.

研究の動機と目的

• オリオンとアウロラの間の環境的差異が、降着するTタウリ星のX線放射特性に与える影響を検討すること。
• 2つの異なる星形成領域における残存X線輝度と質量降着率の反相関関係の頑健性を検証すること。
• マルチウェーブ長データを用いて、オリオンネビュラクラスタにおける降着率分類（CTTS対WTTS）の信頼性を評価すること。
• 測定誤差と外れ値検出が、X線および降着率解析における回帰結果に与える影響を評価すること。
• 強力な降着星におけるX線不足が、主系列前星の固有の性質であるか、外部環境要因によって影響を受けるかを特定すること。

提案手法

• オリオンネビュラクラスタにおけるX線輝度データをチャンドラ・オリオン・スーパー・デュープ・プロジェクトから取得し、質量降着率はハッブル宇宙望遠鏡/WFPC2の光度測定を用いる。
• PythonのODRPACKを用いて最小二乗回帰を実行し、残存X線輝度と質量降着率の関係をモデル化する。
• astroMLのMCMCパッケージを用いて外れ値検出と除外を実施し、測定誤差への感受性を評価する。
• 2つの降着率指標（Hαの等価幅とUバンド過剰）を用い、それぞれのサブサンプルを別々に分析する。
• 距離補正を施したX線輝度を用い、TaurusにおけるXEST調査と比較することで、環境独立性を検証する。
• 不確実性推定値の増加が回帰安定性に与える影響を評価し、特に変動する降着状態が誤って外れ値として分類されるのを避けること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Taurusで以前に観測されたように、オリオンネビュラクラスタにおいても残存X線輝度と質量降着率の反相関関係が確認されるか？
• RQ2 オリオン特有の高い星密度と強い放射場が、Taurusと比較して降着するTタウリ星のX線放射特性に影響を与えるか？
• RQ3 クラシカルTタウリ星とウェイクラインTタウリ星の分類不確実性が、観測されたX線－降着相関にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 測定誤差と外れ値除外手法への感受性が、回帰結果に与える影響はどの程度か。特に降着の固有の変動性を考慮すると。
• RQ5 強力な降着星におけるX線不足はTタウリ星の固有の性質であるか、外部環境要因によって調整されるか？

主な発見

• オリオンネビュラクラスタにおいても、Taurus分子雲で観測されたのと同様に、残存X線輝度と質量降着率の有意な反相関関係が確認された。
• HαおよびU過剰の両降着率サブサンプルにおいて反相関関係が成立するが、Hαベースの結果は統計的信頼性が弱い。
• U過剰サブサンプルの結果は、TaurusにおけるXEST調査と定量的に一致しており、相関関係の頑健性を支持する。
• 低測定不確実性に敏感な外れ値検出手法は回帰結果を歪めるが、不確実性推定値を増加させることで元のOLS回帰結果が回復する。
• ガス質量、ダスト含有量、星密度の違いがあるにもかかわらず、オリオンとTaurusにおけるX線－降着行動の類似性から、反相関関係は降着するTタウリ星に固有のものであると示唆される。
• 観測されたX線不足は、主に降着衝撃による軟X線の熱化または吸収によるものであり、環境的要因によるものではないと考えられる。