[논문 리뷰] High S/N Echelle Spectroscopy in Young Stellar Groups II. Rotational Velocities of Early-Type Stars in Sco OB2

A. G. A. Brown, W. Verschueren|arXiv (Cornell University)|1996. 08. 14.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 9인용 수 12

한 줄 요약

이 연구는 스코 오프2 연합에 속한 156개의 초기형 항성에 대한 고신호대잡음 에클레스 스펙트로스코피를 제시하여 그들의 투영 회전 속도(v sin i)를 측정한다. 세 가지 독립적인 기법—선형 프로파일 너비 분석, 스펙트럼 템플릿 매칭, He I 4026 선형 프로파일 모델링—을 사용하여, B7–B9 단일 항성은 B0–B6 항성보다 유의미하게 더 빠르게 회전하며, 이중성 구성원은 단일 항성보다 더 천천가게 회전하는 것으로 나타났다. 또한 중력 효과로 인해 회전은 월라벤 광도계 색상에 영향을 미친다.

ABSTRACT

We investigate the rotational velocities of early-type stars in the Sco OB2 association. We measure \vsini\ for 156 established and probable members of the association. The measurements are performed with three different techniques, which are in increasing order of expected \vsini: 1) converting the widths of spectral lines directly to \vsini, 2) comparing artificially broadened spectra of low \vsini\ stars to the target spectrum, 3) comparing the \ionI{He}4026\ line profile to theoretical models. The sample is extended with literature data for 47 established members of Sco OB2. Analysis of the \vsini\ distributions shows that there are no significant differences between the subgroups of Sco OB2. We find that members of the binary population of Sco OB2 on the whole rotate more slowly than the single stars. In addition, we find that the B7--B9 single star members rotate significantly faster than their B0--B6 counterparts. We test various hypotheses for the distribution of \vsini\ in the association. The results show that we cannot clearly exclude any form of random distribution of the direction and/or magnitude of the intrinsic rotational velocity vector. We also investigate the effects of rotation on colours in the Walraven photometric system. We show that positions of B7--B9 single dwarfs above the main sequence are a consequence of rotation. This establishes the influence of rotation on the Walraven colours, due primarily to surface gravity effects.

연구 동기 및 목표

• 스코 오프2 연합의 초기형 항성들의 투영 회전 속도(v sin i)를 고정밀도로 측정하기 위해.
• 스코 오프2의 하위군 간 또는 단일 항성과 이중성 항성 간에 회전 속도 분포에 차이가 있는지 조사하기 위해.
• 특히 B형 주계열 항성에 대해 월라벤 광도계 색상에 대한 회전의 영향을 평가하기 위해.
• 관측된 v sin i 분포가 랜덤한 회전축 방향 또는 내재된 속도 분포에 의해 설명될 수 있는지 테스트하기 위해.
• 신규로 확보한 고해상도 스펙트로스코픽 데이터를 기존 문헌 값과 융합하여 분석의 통계적 탄탄함을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 지상 천체망원경를 사용하여 스코 오프2의 확정 및 가능성이 있는 156개의 구성원에 대한 고신호대잡음(S/N) 에클레스 스펙트럼을 확보하였다.
• 세 가지 독립적인 방법을 통해 v sin i를 결정: 직접 선폭 측정, 낮은 v sin i 항성의 인공적으로 넓혀진 합성 스펙트럼과의 비교, He I 4026 선형 프로파일을 이론 모델에 맞추어 피팅.
• 기존 문헌의 47개 값과 함께 새로운 측정치를 융합하여 종합적인 샘플을 구성하였다.
• 통계적 비교 기법을 사용하여 스코 오프2의 하위군 간 및 단일 항성과 이중성 항성 간의 v sin i 분포를 분석하였다.
• 표면 중력과 효과 온도에 대한 회전의 영향을 모델링하여 월라벤 광도계 색상의 이심을 설명하였다.
• 관측된 분포를 이론적 기대와 비교하여 랜덤 벡터 방향 모델의 타당성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스코 오프2의 초기형 항성들의 회전 속도 분포는 하위군 간에 유의미하게 다를까?
• RQ2 스코 오프2의 단일 항성과 이중성 구성원 간에 v sin i에 측정 가능한 차이가 있을까?
• RQ3 스코 오프2에서 B7–B9 단일 항성은 B0–B6 단일 항성보다 더 빠르게 회전하는가?
• RQ4 은하적 회전이 B형 주계열 항성의 월라벤 광도계 색상 시스템 내 위치에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ5 관측된 v sin i 분포는 랜덤한 회전 속도 벡터 방향과 크기 분포에 의해 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 스코 오프2의 하위군 간에 v sin i 분포에 유의미한 차이가 발견되지 않았다.
• 스코 오프2의 이중성 구성원은 단일 항성보다 평균적으로 유의미하게 더 천천가게 회전한다.
• 스코 오프2의 B7–B9 단일 항성은 B0–B6 항성과 비교해 유의미하게 높은 v sin i 값을 나타낸다.
• 회전으로 인해 B7–B9 단일 주계열 항성은 중력 효과로 인해 월라벤 색상-등급도에서 주계열 위로 올라간 것으로 보인다.
• 관측된 v sin i 분포는 랜덤한 회전축 방향 모델을 명백히 배제할 수는 없다.
• He I 4026 선형 프로파일 분석은 일관된 v sin i 측정치를 제공하여 전체 데이터셋의 신뢰성을 뒷받침한다.