[論文レビュー] X-Shooter spectroscopy of young stellar objects in Lupus: Accretion properties of class II and transitional objects

J. M. Alcalá, C. F. Manara+12 more|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2016

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 93被引用数 126

ひとこと要約

この研究は、VLT/X-Shooter を用いて Lupus のほぼ完全集合サンプルの Class II および移行段階 YSO の質量降着と星間特性を均質に導出し、L_acc–L_star の傾斜が約 1.6、Mdot_acc–M_star の挙動が双峰であることを明らかにした。

ABSTRACT

We present the results of a study of the stellar and accretion properties of the (almost) complete sample of class II and transitional YSOs in the Lupus I, II, III and IV clouds, based on spectroscopic data acquired with the VLT/X-Shooter spectrograph. Our study combines the dataset from our previous work with new observations of 55 additional objects. We have investigated 92 YSO candidates in total, 11 of which have been definitely identified with giant stars unrelated to Lupus. The stellar and accretion properties of the 81 bona fide YSOs, which represent more than 90% of the whole class~II and transition disc YSO population in the aforementioned Lupus clouds, have been homogeneously and self-consistently derived, allowing for an unbiased study of accretion and its relationship with stellar parameters. The accretion luminosity, Lacc, increases with the stellar luminosity, Lstar, with an overall slope of ~1.6, similar but with a smaller scatter than in previous studies. There is a significant lack of strong accretors below Lstar~0.1Lsun, where Lacc is always lower than 0.01Lstar. We argue that the Lacc-Lstar slope is not due to observational biases, but is a true property of the Lupus YSOs. The logMacc-logMstar correlation shows a statistically significant evidence of a break, with a steeper relation for Mstar<0.2Msun and a flatter slope for higher masses. The bimodality of the Macc-Mstar relation is confirmed with four different evolutionary models used to derive the stellar mass. The bimodal behaviour of the observed relationship supports the importance of modelling self-gravity in the early evolution of the more massive discs, but other processes, such as photo evaporation and planet formation during the YSO's lifetime, may also lead to disc dispersal on different timescales depending on the stellar mass. We also refined the empirical Lacc vs. Lline relationships.

研究の動機と目的

• Lupus の Class II および移行段階 YSO 集団の星間および降着特性を自己整合的な方法で特徴づける。
• 新規データとアーカイブ X-Shooter データを組み合わせて Lupus I–IV クラウドのほぼ完全な国勢調査を提供する。
• 連続汎影の veiling から L_acc を導出し、線の光度関係による降着推定の頑健性を検証する。
• 降着特性と星間パラメータ（L_star, M_star）との関係を調べ、ディスク質量研究と比較する。

提案手法

• 大きな Lupus YSO サンプルに対して広波長域 (330–2500 nm) の X-Shooter スペクトルを取得する。
• UV/光学連続過剰を水素 slab 放出を用いて前景の写真スペクトルと重ね合わせ、L_acc を自己整合的に導出する。
• スペクトルをテンプレートおよび写真スペースモデルでフィットさせ、スペクトル型、消光、星間パラメータを決定する。
• slab-model フィットと複数の放出線の光度から L_acc を算出して整合性を相互チェックする。
• L_acc–L_star および Mdot_acc–M_star 関係を複数の進化モデルを用いて分析し、若年ディスク進化への星の影響を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Lupus の Class II および移行 YSO の降着光度および質量降着率を均質に分析した場合、どの程度の値になるか？
• RQ2 L_acc は星間光度 L_starとどのようにスケールし、Lupus でどれくらい散らばりが見られるか？
• RQ3 Mdot_acc–M_star 関係には破れや分岐があるのか、そしてそれは星の質量領域に依存するのか？
• RQ4 移行円盤は Lupus において完全円盤と比較して降着特性が異なるのか？
• RQ5 導出された降着特性は自己重力・光蒸発・惑星形成といった盤の進化理論とどう関連するのか？

主な発見

• L_acc は L_star に対して約傾斜 1.6 で増加し、散乱は初期研究より小さい。
• L_star ≈ 0.1 L_sun 未満の強い降着天体が顕著に不足しており、L_acc < 0.01 L_star となるケースが少ない。
• log Mdot_acc–log M_star の関係には分岐が見られ、M_star ≲ 0.2 M_sun で急で、それより高い質量で緩やかになる。
• Mdot_acc–M_star の双峰性は、M_star を推定する際に用いられた4つの進化モデル全体に渡って存続し、初期ディスク進化における自己重力効果および他の拡散機構を支持している可能性を示す。
• 拡張サンプルは多くのラインの L_acc および L_line 測定を均質化し、L_acc–L_line の経験的関係を精緻化した。
• 本研究は Lupus 全体サンプルに対して L_acc–L_line 相関を有意に確認し、Lupus の Class II/移行集団の大半に対して自己整合的な降着診断を提供する。