[논문 리뷰] IPHAS and the symbiotic stars. II. New discoveries and a sample of the most common mimics

R. L. M. Corradi, M. Valentini외 20명|Research Explorer (The University of Manchester)|2009. 10. 30.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 3인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 IPHAS 설문에서 선별된 62개의 Hα 발산 후보자들을 광학 스펙트럼적 후속 관측한 결과, 새로운 7개의 이종성 항성과 1개의 D형 시스템을 확인하였으며, T 타우리 항성과 B형 항성 등의 유사체들을 다수 규명하였다. 결과적으로 이 연구는 이종성 항성의 광학적 선택 기준을 정교화하였고, IPHAS가 주로 붉어진, 먼 시스템을 탐지함으로써 은하수 평면에 존재하는 이종성 항성의 알려진 인구를 크게 증가시켰다.

ABSTRACT

In a previous paper [arXiv:0712.2391], we presented the selection criteria needed to search for symbiotic stars in IPHAS, the INT Halpha survey of the Northern Galactic plane. IPHAS gives us the opportunity to make a systematic, complete search for symbiotic stars in a magnitude-limited volume. Follow-up spectroscopy at different telescopes worldwide of a sample of sixty two symbiotic star candidates is presented. Seven out of nineteen S-type candidates observed spectroscopically are confirmed to be genuine symbiotic stars. The spectral type of their red giant components, as well as reddening and distance, were computed by modelling the spectra. Only one new D-type symbiotic system, out of forty-three candidates observed, was found. This was as expected (see discussion in our paper on the selection criteria). The object shows evidence for a high density outflow expanding at a speed larger than 65 km/s. Most of the other candidates are lightly reddened classical T Tauri stars and more highly reddened young stellar objects that may be either more massive young stars of HAeBe type or classical Be stars. In addition, a few notable objects have been found, such as three new Wolf-Rayet stars and two relatively high-luminosity evolved massive stars. We also found a helium-rich source, possibly a dense ejecta hiding a WR star, which is surrounded by a large ionized nebula.

연구 동기 및 목표

• IPHAS 설문의 Hα 발산 목록을 활용하여 은하수 평면 내 새로운 이종성 항성의 식별 및 확인을 목적으로 한다.
• 색상-색상 다이어그램(IPHAS 및 2MASS)과 스펙트럼적 특성 분석을 통해 이종성 항성의 광학적 선택 기준을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
• 예비 주계열성 항성, B형 항성, 청소년 성운 물체 등 Hα 발산 유사체의 성격을 규명하는 것을 목적으로 한다.
• 매개변수 제한 설문에서의 완전성과 성공률을 평가하여 은하계 전체 이종성 항성 인구를 추정하는 것을 목적으로 한다.
• 이전 설문에서 희미하고 먼 이종성 시스템이 가려지는 데 기여하는 간성 적색화의 역할을 조사하는 것을 목적으로 한다.

제안 방법

• 후속 스펙트럼 관측은 노르딕 광학 천체망원경, WHT, ANU 2.3m 등 다수의 국제 천체망원경을 활용하여 후보자의 신원을 확인하기 위해 수행되었다.
• 스펙트럼 에너지 분포(Spectral Energy Distribution, SED) 모델링을 통해 확인된 이종성 항성의 스펙트럼형, 적색화(E(B-V)), 거리를 유도하였다.
• IPHAS(r-i, J-H) 및 2MASS(J-H, H-K)의 색상-색상 다이어그램을 사용하여 적색화 및 내재 색상에 기반해 이종성 항성과 유사체를 구분하였다.
• 광학적 후보자들과 스펙트럼 관측 결과를 비교함으로써 진정한 이종성 항성의 탐지 성공률을 정량화하였다.
• 희귀하고 일반적으로 거대 청소년 항성과 혼동되기 쉬운 D형 시스템의 저감도를 보완하기 위해 통계적 보정을 적용하였다.
• A(V) 및 M(K) 등급을 이용한 거리 추정을 기반으로, 신규 시스템의 공간 분포를 분석하여 은하수 부풀이와 태양에 대한 상대적 위치를 추론하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IPHAS에서 Hα 발산 후보자 중 진정한 이종성 항성의 실제 비율은 얼마이며, 이는 광학적 선택 박스에 따라 어떻게 달라지나?
• RQ2 매개변수 제한 설문(예: IPHAS)에서 간성 적색화와 거리가 이종성 항성의 탐지 가능성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 Hα 설문에서 가장 흔히 이종성 항성과 유사하게 보이는 천체는 무엇이며, 스펙트럼학적으로 어떻게 구별할 수 있는가?
• RQ4 IPHAS 설문 영역에서 관측된 탐지율과 완전성을 고려할 때, 은하계 전체 이종성 항성의 예상 수는 얼마인가?
• RQ5 D형 이종성 항성의 탐지율이 S형 시스템보다 현저히 낮은 이유는 무엇이며, 이를 인구 추정치에 보정하기 위해선 어떻게 해야 하는가?

주요 결과

• 19개의 S형 후보자 중 7개가 스펙트럼학적으로 진정한 이종성 항성으로 확인되었으며, 스펙트럼형은 M1.5 III에서 M6.5 III 사이이며, A(V) 값은 2.25에서 8.71 mag 사이였다.
• 1개의 새로운 D형 이종성 시스템이 확인되었으며, 고속 분출(≥65 km s⁻¹)을 보여, 거대하고 뜨거운 성분이 있음을 시사하였다.
• 대부분의 확인되지 않은 후보자들은 경미하게 적색화된 고전적 T 타우리 항성 또는 더 강한 적색화를 띤 청소년 성운 물체로 규명되었으며, 이는 HAeBe 항성과 B형 항성 포함.
• 후보자 중에서 세 개의 새로운 월프-레이트 스펙트럼 항성과 두 개의 고광도 퇴화된 거대 질량 항성도 발견되어, 이종성 항성 이외의 설문 활용도가 높음을 시사하였다.
• 큰 이온화 성운에 둘러싸인 헬륨이 풍부한, 아마도 WR 유사 물체가 발견되었으며, 이는 밀도 높은 방출 물질이 밀도 높은 이온화원을 가리고 있음을 시사하였다.
• S형 탐지 성공률은 약 50% (이번 연구 및 이전 연구에서 총 10/22명 확인됨)였지만, 희미하고 빨간 후보자에 대해서는 크게 감소하여, 높은 적색화와 거리로 인해 전반적인 성공률이 낮아질 가능성이 있음을 시사하였다.