[論文レビュー] X-Shooter spectroscopy of young stellar objects in Lupus. Atmospheric parameters, membership and activity diagnostics

A. Frasca, K. Biazzo+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 3, 2017

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 72被引用数 37

ひとこと要約

本研究では、ルパス星形成領域に存在する102個の若い原始星に対して、X-Shooter分光法を用いて大気パラメータ、径速度、活動性／降着診断を導出した。径速度と重力の不一致により13個の非メンバーを同定し、クラスIIIのYSOではHα線の発光がただちにコアスフィア的発光に起因することを確認した。また、線輝度と降着輝度の間にはきつい相関関係が存在し、先行研究におけるキャリブレーション効果を除外した。

ABSTRACT

A homogeneous determination of basic stellar parameters of young stellar object (YSO) candidates is needed to confirm their evolutionary stage, membership to star forming regions (SFRs), and to get reliable values of the quantities related to chromospheric activity and accretion. We used the code ROTFIT and synthetic BT-Settl spectra for the determination of the atmospheric parameters (Teff and logg), the veiling, the radial (RV) and projected rotational velocity (vsini), from X-Shooter spectra of 102 YSO candidates in the Lupus SFR. We have shown that 13 candidates can be rejected as Lupus members based on their discrepant RV with respect to Lupus and/or the very low logg values. At least 11 of them are background giants. The spectral subtraction of inactive templates enabled us to measure the line fluxes for several diagnostics of both chromospheric activity and accretion. We found that all Class-III sources have H$α$ fluxes compatible with a pure chromospheric activity, while objects with disks lie mostly above the boundary between chromospheres and accretion. YSOs with transitional disks displays both high and low H$α$ fluxes. We found that the line fluxes per unit surface are tightly correlated with the accretion luminosity ($L_{ m acc}$) derived from the Balmer continuum excess. This rules out that the relationships between $L_{ m acc}$ and line luminosities found in previous works are simply due to calibration effects. We also found that the CaII-IRT flux ratio, $F_{8542}/F_{8498}$, is always small, indicating an optically thick emission source. The latter can be identified with the accretion shock near the stellar photosphere. The Balmer decrement reaches instead, for several accretors, high values typical of optically thin emission, suggesting that the Balmer emission originates in different parts of the accretion funnels with a smaller optical depth.

研究の動機と目的

• ルパスの若い原始星に対して、一貫性のある大気パラメータ（Teff、log g）、ベール化、径速度、v sin iを決定すること。
• 径速度と表面重力の整合性を用いて、ルパス星形成領域へのメンバー入りを評価すること。
• 発光線のフレーム（Hα、Hβ、Ca ii、Na i）を用いて、コアスフィア的活動性と降着を診断すること。
• キャリブレーションバイアスに依存しない、線輝度と降着輝度の強固な関係を確立すること。
• 降着フンネルおよび衝撃波におけるバルマー線およびCa ii赤外三重線発光の起源を調査すること。

提案手法

• X-Shooter分光法（UVB、VIS、NIR）を用いて、合成BT-Settlモデル大気と一致するようにROTFITコードを適用した。
• 回転的に広がった非活動的テンプレートを用いたスペクトル差分法により、発光線フレームを分離した。
• Cardelli et al. (1989)の法則を用いて減光をキャリブレーションし、フラックスキャリブレーション済み分光法から星の全放射輝度を導出した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）におけるバルマー連続域の過剰により、降着輝度（Lacc）を計算した。
• 光学厚さや発光の幾何学的配置を推定するため、F_CaII8542/F_CaII8498などのフレーム比を測定した。
• 導出されたパラメータを、進化trackおよびスペクトル型キャリブレーション（Pecaut & Mamajek 2013）と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ルパスに存在する102個のYSO候補のうち、径速度と重力制約に基づいて、実際にメンバーとされるのはどれか？
• RQ2 ディスク有無にかかわらず、YSOにおけるHα、Hβ、Ca ii、Na i線フレームと降着輝度（Lacc）との相関関係はいかなるものか？
• RQ3 Ca ii赤外三重線フレーム比は、降着衝撃波の光学的厚さおよび幾何学的配置をどのように示しているか？
• RQ4 一部の遷移的ディスクを持つ対象では、同じような降着率であっても、Hαフレームが高・低の両方の値を示すのはなぜか？
• RQ5 先行研究で報告されたLacc–線輝度相関関係は、物理的関係ではなく、キャリブレーション効果に起因している可能性はどの程度か？

主な発見

• 径速度の不一致または物理的に不自然な低いlog g値により、13個のYSO候補がルパスメンバーでないと同定され、そのうち少なくとも11個は背景の巨星であった。
• すべてのクラスIII YSOは、Hαフレームがコアスフィア的活動性に起因するものと一致しており、顕著な降着シグナルは観測されなかった。
• ディスクを持つYSOは、主にコアスフィア的活動と降着の境界を上回るHαフレームを示しており、活発な降着が進行していることが示された。
• 遷移的ディスクを持つ対象は、Hαフレームが二峰性の分布を示し、両方のフレームレベルが観測された。
• 線輝度（Hα、Hβ、Ca ii）と降着輝度（Lacc）との間にきつい相関関係が確認され、キャリブレーションアーティファクトの可能性は排除された。
• Ca ii赤外三重線フレーム比F_CaII8542/F_CaII8498は一貫して低く、光度的に厚い発光が光球面付近の降着衝撃波から発生していることを示している。