[論文レビュー] X-ray Study of the Intermediate-Mass Young Stars Herbig Ae/Be Stars

Kenji Hamaguchi, Shigeo Yamauchi+1 more|Kyoto University Research Information Repository (Kyoto University)|Jun 22, 2004

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 55

ひとこと要約

本研究では、35個のヘルビッぐAe/Be星のASCA X線データを分析し、X線対応源を11個検出。X線放射度は log L_X ~ 30–32 erg s⁻¹ であり、低質量の主系列前星よりも顕著に高い。X線放射は、複数温度の熱プラズマモデル（kT ~ 1–5 keV）に最もよく適合し、長時間定数を示すフレアを示しており（10–60 ksec）、これは風駆動シャocksではなく磁気活動を示しており、初期星進化段階における円盤－磁場相互作用と関連している可能性がある。

ABSTRACT

We present the ASCA results of intermediate-mass pre-main-sequence stars (PMSs), or Herbig Ae/Be stars (HAeBes). Among the 35 ASCA pointed-sources, we detect 11 plausible X-ray counterparts. X-ray luminosities of the detected sources in the 0.5-10 keV band are in the range of log LX ~30-32 ergs s-1, which is systematically higher than those of low-mass PMSs. This fact suggests that the contribution of a possible low-mass companion is not large. Most of the bright sources show significant time variation, particularly, two HAeBes - MWC 297 and TY CrA - exhibit flare-like events with long decay timescales (e-folding time ~ 10-60 ksec). These flare shapes are similar to those of low-mass PMSs. The X-ray spectra are successfully reproduced by an absorbed one or two-temperature thin-thermal plasma model. The temperatures are in the range of kT ~1-5 keV, which are significantly higher than those of main-sequence OB stars (kT < 1 keV). These X-ray properties are not explained by wind driven shocks, but are more likely due to magnetic activity. On the other hand, the plasma temperature rises as absorption column density increases, or as HAeBes ascend to earlier phases. The X-ray luminosity reduces after stellar age of a few x10^6 years. X-ray activity may be related to stellar evolution. The age of the activity decay is apparently near the termination of jet or outflow activity. We thus hypothesize that magnetic activity originates from the interaction of the large scale magnetic fields coupled to the circumstellar disk. We also discuss differences in X-ray properties between HAeBes and main-sequence OB stars.

研究の動機と目的

• 中質量の主系列前星（ヘルビッぐAe/Be星）におけるX線放射の起源を調査すること。これら星は標準的なメカニズムではX線を発生させないと予想される。
• スペクトル的および時間的性質に基づき、X線放射が磁気活動、星風、または低質量連星によって生じるのかを特定すること。
• 主系列前段階におけるX線活動の進化を検討し、星風およびジェット活動と相関をとること。
• ヘルビッぐAe/Be星のX線特性を、主系列OB星および低質量主系列前星と比較すること。
• 周囲星間円盤が、大規模磁場と相互作用することで磁気活動を駆動する役割を果たすかどうかを評価すること。

提案手法

• Théら（1994年）およびvan den Ancker ら（1997年、1998年）のカタログに掲載された35個のヘルビッぐAe/Be星のアーカイブASCA観測データを用いた。
• 吸収を考慮した1温度または2温度の薄い熱プラズマモデルを用いてスペクトルフィッティングを行い、プラズマ温度（kT）、発光度測定値（EM）、水素吸収光学密度（N_H）を特徴づけた。
• 光度曲線を時間的変動性について分析し、特に指数関数的減衰を示すフレア的イベントに注目し、e-減衰時間定数を決定した。
• 0.5–10 keVバンドにおける吸収補正済みX線放射度（L_X）を計算し、全波長放射度（L_bol）と比較して L_X / L_bol の比を評価した。
• 文献に記載された既知の星風およびジェット活動とX線活動を相関させ、X線活性を定義するための閾値として log L_X = 30 erg s⁻¹ を用いた。
• 特に高い吸収光学密度を持つ源に対して安定性を向上させるために、一部のフィッティングでN_H値を固定した。SISおよびGIS検出器を併用してスペクトルカバレッジを向上させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 表面対流がなく強いUV放射を持つにもかかわらず、ヘルビッぐAe/Be星のX線放射の主なメカニズムは何か？
• RQ2 ヘルビッぐAe/Be星のX線放射度およびスペクトル温度は、低質量主系列前星および主系列OB星と比べてどう異なるか？
• RQ3 ヘルビッぐAe/Be星のX線フレアは、低質量主系列前星で観測されるのと同様の減衰時間定数および光度曲線形状を示すか？
• RQ4 ヘルビッぐAe/Be星において、X線活動と星風またはジェットの存在に相関があるか？
• RQ5 ヘリウムAe/Be星のX線活動は、ある進化段階を過ぎると低下するのか？ もし低下するならば、それはジェット／星風活動の終焉と関連しているのか？

主な発見

• 11個のヘルビッぐAe/Be星がX線源として検出され、X線放射度は log L_X ~ 30–32 erg s⁻¹ の範囲にあり、低質量主系列前星よりも顕著に高い。
• X線スペクトルは、kT ~ 1–5 keV の1温度または2温度の熱プラズマモデルに最もよく適合し、主系列OB星の典型的な kT < 1 keV よりもはるかに高温である。
• MWC 297およびTY CrAの2つの源が、10–60 ksecのe-減衰時間定数を示すフレア的イベントを示し、低質量主系列前星のフレアと類似していた。
• 星の年齢が数×10⁶年を過ぎるとX線放射度が低下し、これはジェットまたは星風活動の終了と重複した。
• プラズマ温度は高い吸収光学密度と相関を示し、X線放射と進化段階または円盤幾何学的形状との関連を示唆している。
• 著者らは、X線放射が星風の衝撃波や低質量連星ではなく、周囲円盤と大規模磁場が相互作用することで駆動される磁気活動によるものであると結論づけた。