[논문 리뷰] A study on the nature of the peculiar supergiant HD101584

Eric J. Bakker, H. J. G. L. M. Lamers외 4명|arXiv (Cornell University)|1995. 09. 21.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 다중 파장 광도계측 및 스펙트로스코피를 활용하여 특이한 초거대성자 HD101584를 조사한다. B9II형 항성으로서 저질량 후-AGB 기원을 가진 별, 이중성 별형성(가능성 있는 백색왜성), 그리고 시스템을 둘러싼 디스크를 확인하였으며, 질량 손실률 ~10⁻⁸ M☉ yr⁻¹ 및 풍속 최종 속도 100±30 km s⁻¹를 기록하여, 별의 이례적인 UV-광학 에너지 분포를 서로 다른 UV 및 광학 방출 성분을 통해 설명한다.

ABSTRACT

We present a study of low- and high-resolution ultraviolet, high-resolution optical CAT/CES spectra and ultraviolet, optical and infrared photometry of the peculiar supergiant HD101584. From the photometry we learn that the ultraviolet and optical energy distribution cannot be fitted in a consistent way and we need a model in which the UV and optical energy distribution are formed by different gas. The Geneva photometry is best fitted to a B9II Kurucz model, Teff=12000+-1000K and log g=3.0 +-1.0, with an extinction of E(B-V)=0.49+-0.05. The observed spectral features in the spectrum of HD101584 are classified in eight different categories based on the velocity, shape of profile and the identification. The high-excitation HeI(chi=20.87eV), NII(chi=18.40eV), CII (chi=14.39eV) and NI (chi=10.29eV) optical absorption lines are formed in the photosphere of a late B-star (e.g. B8-9I-II). These absorption lines show radial velocity variations which are attributed to binary motion, with the secondary being a white dwarf or a low-mass main sequence object. The low-excitation P-Cygni lines in the optical and UV are formed in the wind. The number density of absorption lines in the UV is so large that the wind spectrum acts as an iron curtain in front of the B-star. The terminal velocity of the wind of $v_{\infty}=100\pm30$ km~s$^{-1}~$ is consistent with the star being a low-mass post-AGB star and the low effective gravity is attributed to the presence of a nearby, unseen, secondary. We estimate a mass-loss rate of M$\approx 10^{-8}$~M$_{\odot}$~yr$^{-1}$. Narrow absorption and emission lines are observed which are formed in a circumsystem disk with a typical radius of $10^{2} R_{\ast}$.

연구 동기 및 목표

• 특이한 초거대성자 HD101584의 성격과 물리적 성질을 규명하는 것.
• 그의 자외선 및 광학 에너지 분포 간의 모순을 해결하는 것.
• 복잡한 스펙트럼 특징(흡수 및 방출선 포함)의 기원을 규명하는 것.
• 원형성성 디스크 및 이중성 시스템의 존재와 특성에 대한 조사.
• 별의 질량 손실률과 풍속 특성 제약

제안 방법

• 에너지 분포를 모델링하기 위해 저해상도 및 고해상도 자외선, 광학, 적외선 광도계측 분석.
• 고해상도 CAT/CES 광학 스펙트럼을 활용하여 속도, 프로파일 형상, 이온화 잠재력에 따라 스펙트럼 특징을 식별 및 분류.
• 광학적 대기층 흡수선(HeI, NII, CII, NI)의 모델링을 통해 항성 파arameters 및 라디얼 속도 변화 추론.
• 자외선 및 광학선에서의 P-Cygni 프로파일 해석을 통해 풍속 최종 속도 및 질량 손실률 유도.
• 좁은 흡수 및 방출선을 ~10² R*에서의 시스템을 둘러싼 디스크의 지표로 식별.
• Kurucz 모델 대기(표면온도 Teff=12000±1000 K, 중력상수 log g=3.0±1.0)를 활용하여 Geneva 광도계측에 적합하도록 E(B-V)=0.49±0.05의 흡수를 적용

실험 결과

연구 질문

• RQ1 HD101584의 자외선과 광학 에너지 분포 간 불일치를 유발하는 원인은 무엇인가?
• RQ2 고에너지 흡수선에서 관측된 라디얼 속도 변화의 성격은 무엇인가?
• RQ3 밀도 높은 자외선 흡수선 군의 기원은 무엇이며, 관측 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 좁은 방출선 및 흡수선의 물리적 구조와 위치는 무엇인가?
• RQ5 HD101584의 질량 손실률과 풍속 최종 속도는 무엇이며, 그는 진화 상태와 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• HD101584의 자외선 및 광학 에너지 분포는 B9II형 항성과 별개의 자외선 방출 풍속 또는 디스크에 의해 가장 잘 설명된다.
• 광학 대기층 흡수선(HeI, NII, CII, NI)은 Teff=12000±1000 K 및 log g=3.0±1.0을 가지며, B9II 스펙트럼 유형과 일치하는 늦은 B형 항성임을 시사한다.
• 고에너지 흡수선에서의 라디얼 속도 변화는 2차 성체가 백색왜성 또는 저질량 주계열성일 가능성이 있는 이중성 시스템을 시사한다.
• 풍속 최종 속도는 v∞=100±30 km s⁻¹로 측정되었으며, 저질량 후-AGB 항성과 일치한다.
• 질량 손실률은 M≈10⁻⁸ M☉ yr⁻¹로 추정되며, 후-AGB 물체로서 중간 정도의 질량 손실을 나타낸다.
• 좁은 흡수 및 방출선은 일반적으로 10² R* 정도의 반경에서 존재하는 시스템을 둘러싼 디스크에서 기인하며, 운동학적 구조는 회전 또는 외출을 시사한다.