[논문 리뷰] Fundamental parameters of Galactic luminous OB stars IV. The upper HR diagram

A. Herrero, J. Puls외 1명|arXiv (Cornell University)|1999. 12. 09.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 은하수의 일곱 개의 초기형 O 항성에 대해 국소 열역학적 평형이 아닌(NLTE) 평면평행 및 구형 모델 대기를 적용하여 기본 물리량을 분석한다. 우주선 금속선 블랭킷팅이 정확한 모델링에 매우 중요하며, 질량 손실를 고려한 구형 모델은 스펙트럼 피팅을 향상시켜 스펙트럼적 질량과 진화적 질량 간의 일부 질량 불일치를 해결한다. 일부 항성은 초기 질량이 100 M⊙에 가까운 경우가 있거나 이를 초과할 가능성이 있다.

ABSTRACT

We present observations and analyses of seven Galactic O stars of type O6 and earlier. Analyses are carried out using NLTE plane-parallel, hydrostatic models as well as NLTE spherical models with mass-loss. With detailed calculations for the former and simulations for the latter, it is shown that the flux blocking due to UV metal lines is important for these objects and the way the mechanism operates is explained. We find that the plane-parallel, hydrostatic unblanketed model atmospheres have increasing difficulties in fitting the early-type spectra of massive stars, and for 50000 K and above a fit seems to be impossible. We then perform an analysis using spherical models with mass-loss. Gravities should be increased by 0.1-0.25 dex, reducing, but not solving, the mass discrepancy. We show that spectroscopic masses are in better agreement with the theory of radiatively driven winds than evolutionary masses are. A helium abundance larger than solar is obtained for most objects. Some additional effects (partly related to present approximations) that have an influence in our analyses are studied. Some stars of our sample have such high mass-loss rates that the derivation of gravities from the wings of Balmer lines, in particular Hgamma, becomes doubtful. From the point of view of individual stars, we have analysed some of the most massive and luminous stars in the Milky Way. According to our analysis, three of them (Cyg OB2-7, HD 15570 and HD15558) have particularly large initial masses, close to or in excess of 100 Msun. HD 5689 could have been erroneously assigned to Cas OB7 and might be a runaway star.

연구 동기 및 목표

• 우주선에서 가장 빛나는 O 항성의 기본 물리량을 고급 대기 모델을 사용하여 결정하기 위해.
• 거대 항성에서 오랫동안 지속된 스펙트럼적 질량과 진화적 질량 간의 질량 불일치 문제를 해결하기 위해.
• 우주선 금속선 블랭킷팅과 질량 손실이 스펙트럼 에너지 분포 및 중력 측정에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 극도로 빛나는 항성에서 발달한 발륨 선 날개로부터 유도된 중력 및 질량 추정치의 신뢰성 평가하기 위해.
• 헬륨 농도를 조사하고, 도망치는 항성 또는 고질량 항성의 오분류 가능성 여부를 검토하기 위해.

제안 방법

• 초기 O형 항성의 관측 스펙트럼을 분석하기 위해 NLTE 평면평행, 정적 모델 대기를 적용한다.
• 복사 가속 및 바람 효과를 반영하기 위해 질량 손실를 고려한 NLTE 구형 모델을 사용한다.
• 모델 계산에서 상세한 우주선 금속선 블랭킷팅 효과를 통합하여 복사 분포 정확도를 향상시킨다.
• 관측된 발륨 선 프로파일(특히 Hgamma)을 모델에서 유도된 합성 프로파일과 비교하여 표면 중력을 유도한다.
• 모델 대기에서 생성된 합성 스펙트럼을 사용한 스펙트럼 분석을 통해 유효 온도, 빛의 세기, 질량을 유도한다.
• 스펙트럼적 질량이 이론적 복사력 기반 바람 모델과 얼마나 일치하는지 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우주선 금속선 블랭킷팅은 가장 빛나는 O 항성의 스펙트럼 에너지 분포와 유도된 물리량에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 질량 손실를 고려한 구형 모델은 평면평행 정적 모델에 비해 관측 스펙트럼 피팅을 얼마나 향상시키는가?
• RQ3 왜 가장 질량이 큰 O 항성에서 스펙트럼적 질량은 체계적으로 진화적 질량을 초과하는가?
• RQ4 고도의 질량 손실율은 발륨 선 날개에서 유도된 중력 측정의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 HD 56890과 같은 고광도 O 항성은 오분류되었거나 도망치는 항성일 수 있으며, 이는 질량 추정에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 우주선 금속선 블랭킷팅은 상부 HR 다이어그램에서 지배적인 효과이며, 복사 분포를 크게 변화시키며 모델 대기에서 반드시 포함되어야 한다.
• 평면평행 정적 비블랭킷팅 모델은 T_eff ≥ 50,000 K인 항성의 스펙트럼을 맞추지 못하며, 이는 근본적인 한계를 보여준다.
• 질량 손실를 고려한 구형 모델은 유도된 중력을 0.1–0.25 dex 증가시켜 질량 불일치를 감소시키지만 완전히 제거하지는 못한다.
• 스펙트럼적 질량은 진화적 질량보다 이론적 복사력 기반 바람 모델과 더 일치한다.
• 대부분의 항성에서 헬륨 농도는 태양보다 높은 것으로 나타나, 가능성이 있는 풍부화 또는 初기 과잉 농도를 시사한다.
• 세 개의 항성—Cyg OB2-7, HD 15570, HD 15558—은 初기 질량가 100 M⊙에 가까운 경우가 있거나 이를 초과할 가능성이 있으며, 이는 극단적인 질량 형성 또는 진화를 시사한다.