[논문 리뷰] Eclipses by circumstellar material in the T Tauri star AA Tau. II. Evidence for non-stationary magnetospheric accretion

J. Bouvier, K. N. Grankin외 13명|ArXiv.org|2003. 06. 26.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 58인용 수 132

한 줄 요약

이 연구는 AA Tau의 T 타우르스 성에서 다중 파장의 광도 및 스펙트로스코픽 모니터링을 통해 비정상적인 자기장권 낙착의 증거를 제시한다. 이는 시간에 따라 변하는 낙착 서명을 드러내며, 0.08 AU 거리에 있는 0.02 M⊙의 병행성체, 자기장권 팽창 및 붕괴에 대한 1개월의 시스템, 그리고 약 8 R⋆에서의 자유낙하 낙착을 포함한다. 이는 내부 디스크 가장자리에서 매우 동적인 시간 의존성 자기장권 상호작용을 시사한다.

ABSTRACT

We report the results of a synoptic study of the photometric and spectroscopic variability of the classical T Tauri star AA Tau on timescales ranging from a few hours to several weeks. Emission lines show both infall and outflow signatures and are well reproduced by magnetospheric accretion models with moderate mass accretion rates and high inclinations. The veiling shows variations that indicate the presence of 2 rotationally modulated hot spots corresponding to the two magnetosphere poles. It correlates well with the HeI line flux, with B-V and the V excess flux. We have indications of a time delay between the main emission lines and veiling, the lines formed farther away preceding the veiling changes. The time delay we measure is consistent with accreted material propagating downwards the accretion columns at free fall velocity from a distance of about 8 Rstar. We also report periodic radial velocity variations of the photospheric spectrum which might point to the existence of a 0.02 Msun object orbiting the star at a distance of 0.08 AU. During a few days, the variability of the system was strongly reduced and the line fluxes and veiling severely depressed. We argue that this episode of quiescence corresponds to the temporary disruption of the magnetic configuration at the disk inner edge. The radial velocity variations of inflow and outflow diagnostics in the Halpha profile yield further evidence for large scale variations of the magnetic configuration on a timescale of a month. These results may provide the first clear evidence for large scale instabilities developping in T Tauri magnetospheres as the magnetic field lines are twisted by differential rotation between the star and the inner disk.

연구 동기 및 목표

• AA Tau의 준주기적 금성일식의 기원을 조사하고, 이를 디스크가 비틀어진 구조와 연결한다.
• AA Tau에서 자기장권 낙착이 시간에 따라 변화하는지, 그리고 역학적으로 진화하는지 규명한다.
• 별 자기장과 디스크의 기울기 변화가 낙착 및 분출 서명을 형성하는 데 미치는 영향을 평가한다.
• 관측된 변동성이 표준 α-디스크 및 정상 상태 자기장권 낙착 모델에 미치는 영향을 탐색한다.
• 대규모 자기장권 불안정성이 시간이 수시간에서 수개월에 이르는 광도 및 스펙트로스코픽 변동성을 설명할 수 있는지 시험한다.

제안 방법

• 8.2일의 일식 주기와 빛의 강도 변화를 추적하기 위해 다수의 관측소에서 다중 시점 광도 모니터링을 실시한다.
• Hα, Hβ, He I 등 방출선을 모니터링하여 유입 및 유출를 나타내는 속도 이동과 프로파일 변동성을 측정한다.
• 베일링과 B-V 색상 변화 분석을 통해 뜨거운 영역의 회전과 낙착률 변동성을 추론한다.
• ~8 R⋆에서의 자유낙하 낙착과 일치하는 시간 지연을 측정하기 위해 방출선 프로파일과 베일링을 상호상관 분석한다.
• 광학적 선의 도플러 속도 분석을 통해 궤도 운동을 통한 저질량 별 외부 천체의 존재 여부를 탐지한다.
• 중간 정도의 낙착률(10⁻⁸–10⁻⁹ M⊙ yr⁻¹)과 높은 기울기(i ≥ 60°)를 가진 자기장권 낙착 모델링을 통해 관측된 선 프로파일을 재현한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AA Tau에서의 준주기적 8.2일 일식은 무엇으로 인해 발생하며, 내부 디스크 구조와 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ2 AA Tau에서 자기장권 낙착은 시간에 따라 변화하는가? 비정상적 낙착 역학을 뒷받침하는 증거는 무엇인가?
• RQ3 Hα의 도플러 속도 진단과 베일링에서 관측된 1개월 주기의 변동성의 기원은 무엇인가?
• RQ4 방출선 변화와 베일링 변화 사이의 관측된 시간 지연은 ~8 R⋆에서의 자유낙하 낙착으로 설명될 수 있는가?
• RQ5 도플러 속도 변화로부터 유추된 0.02 M⊙ 천체의 성격은 무엇이며, 이는 시스템에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 8.2일의 일식 주기는 낙착 디스크의 비틀어진 내부 가장자리로 인해 발생하며, 중심 항성의 주기적 은폐를 초래한다.
• 베일링 변화는 He I 선 강도와 B-V 색상과 상관관계가 있으며, 자기극에 위치한 두 개의 회전 모드 뜨거운 영역을 나타낸다.
• 방출선 변화와 베일링 변화 사이의 약 1~2일의 시간 지연은 ~8 R⋆에서의 자유낙하 낙착과 일치한다.
• Hα 프로파일은 매끄러운 도플러 속도 이동을 보이며, 자기장권 팽창과 그 후 붕괴에 대해 약 1개월의 시스템을 나타낸다.
• 광학적 선의 도플러 속도 변화는 0.08 AU 궤도에 있는 0.02 M⊙ 천체의 존재를 암시한다. 이는 저질량 별 외부 천체일 가능성이 있다.
• 이 시스템은 비정상적인 자기장권 낙착을 보이며, 디스크 내부 가장자리에서 대규모 자기장 구성 불안정성이 발생하여 정상 상태 모델에 도전한다.